传统光纤式压力传感装置由于结构及材料的限制, 其灵敏度难以进一步提升。基于马赫-曾德尔干涉传感原理, 设计一种掺杂型双芯光子晶体光纤(DC-PCF)横向压力传感结构。根据不同掺杂材料和光纤截面结构参数对压敏特性的影响, 分析压力灵敏度与光纤结构关系, 综合模场面积, 获得高压力灵敏度DC-PCF结构。仿真结果表明: 当入射传输波长为1550 nm、双芯光子晶体长度为6 cm时, 横向压力下X偏振压力灵敏度可达37.56 nm/MPa, Y偏振压力灵敏度可达35.27 nm/MPa。相对传统光子晶体横向压力传感器, 该传感结构的压力灵敏度提高了近60倍。

线性啁啾光纤光栅受到横向应力作用时会产生轴向展宽。当作用线度即光纤 光栅受力区域长度与光纤直径相当时,该展宽不能忽略。基于空间弹性力学受力分析,可得到其轴向展宽导致的相移。 该光栅光谱中产生的透射峰位置与该相移的大小和位置有关。同时,横向应力会导致双折射现象。综上所有因素,建立了 利用斯托克斯参量(Stokes parameters)实现小线度作用区域即点式横向应变传感的理论模型。计算与实验结果表明:线 性啁啾光纤光栅在点式横向应力条件下,应力大小在弹性限度范围内与Stokes-s1参量峰值呈线性变化关系。Stokes-s1参量谱 峰波长与横向应力作用位置相对应,且与应力大小有关。通过分析透射谱的Stokes-s1参量,可实现对横向应力大小和位置的传感。

在考虑到各向同性光纤和各向异性光纤在横向应力作用下介电常量变化量差别的条件下，利用弹光效应和折射率椭球得到了外界横向应力与保偏光纤介电常量变化量的关系.采用耦合模理论分析了横向应力作用下保偏光纤偏振耦合特性，数值模拟了横向应力大小、方向以及作用长度对偏振耦合强度的影响，应力作用方向与主轴(未受外力)成45°时，光纤受扰最敏感；输出消光比随力作用长度呈现周期性变化，力的作用大小不同，交换能量周期也不同；在应力大小部分区域输出消光比和横向应力大小成线性关系，结论与已有实验结果一致.

将光纤布拉格光栅(FBG)传感器埋入金属结构内部可以获得光纤智能金属结构。埋入后的FBG传感器应变传感性能受到埋入工艺、中间层和基体材料性能的影响。采用化学镀镍再电镀镍的方法对FBG进行金属化保护，然后用钎焊法将镀镍保护的FBG埋入金属构件中，应用材料力学基本原理建立了埋入式FBG在受到横向应力情况下，中心波长变化与作用在基体上集中外力的关系模型，并进行了三点压弯实验。结果表明，该模型能较好地预测埋入式FBG中心波长在横向应力作用下的变化趋势。