折射率作为反映物质的光学性能、纯度、浓度等特性的重要参数,是工业生产中重要的工艺控制指标,在化学、医药、食品等领域里有着十分广泛的应用,例如可以通过测定蔗糖溶液折射率的大小来确定其浓度及饮料、蜂蜜、糖水罐头等食品的糖度,以此来保证食品的安全与质量,因而折射率的精确测量显得尤为重要。随着光纤技术的不断发展和完善,光纤光栅作为一种新型的传感器,已经成为目前光纤传感领域中最具实用价值的无源光器件之一,而长周期光纤光栅由于其对外界环境折射率灵敏度高、制作简单、成本低廉等优点,受到国内外许多学者的关注。为了提高长周期光纤光栅对环境折射率的灵敏度,大部分学者通过去除光纤包层或者镀膜的方式,但是这些方法会使得光纤变得脆弱,机械性能变差,除此之外,通过检测波长的移动或者透射能量的变化来检测液体折射率,解调成本较高,且易受光源波动影响。为了解决以上问题,提高系统性能,本文将光纤环形腔衰荡技术与长周期光纤光栅相结合,基于光纤环形腔衰荡技术在传感方面有许多优越的性能,如抗干扰能力强,不受光源波动影响,适于远距离传输等。在本文中,将光纤环形腔衰荡技术与长周期光纤光栅相结合,应用于折射率传感实验研究。主要研究内容如下:(1)重点研究了光纤环形腔衰荡技术的基本原理,并分析了影响光纤环形腔衰荡系统精确度的主要因素,为后续确定光纤环形腔衰荡系统中的各器件参数提供理论基础。(2)主要研究了耦合模理论模型的基本原理,利用工具MATLAB仿真长周期光纤光栅的透射谱图,并通过仿真分析得到了光栅周期、栅区长度、折射率调制深度等参数对长周期光纤光栅透射谱的影响,并根据理论仿真结果,选出传感单元LPFG的制作参数。(3)设计了基于光纤环形腔衰荡技术的长周期光纤光栅折射率传感系统,通过仿真得到长周期光纤光栅的制备参数,谐振波长为1581nm,3dB带宽1nm,透射深度为-30dB,制备后的参数,谐振波长为1581.5nm,3dB带宽为1.33nm,透射深度-27dB,同时,通过理论与实验研究选定了光纤环形腔衰荡系统的器件和参数,确定了两个耦合器分光比为10:90;光纤环的长度设定为200m;将脉冲的频率设定为50kHz,占空比为1%。(4)搭建了折射率检测系统,实现了对不同折射率的氯化钠溶液的测量实验,并初步采用贝塞尔滤波器对实验数据进行处理,得到衰荡时间。由实验数据可以得到,系统的折射率灵敏度为2404ns/RIU,分辨力为3 × 10-3RIU。本文通过对基于腔衰荡的长周期光纤光栅的理论和实验研究,实现了氯化钠溶液的折射率测量,然而,长周期光纤光栅参数的选取依赖于光源的光谱图,这就限制了系统的灵敏度,除此之外,光纤环形腔衰荡系统的内部损耗并没有有效的解决,导致测量结果会偏离真值,因此,降低腔内损耗仍是一个需要深入研究的问题。