大气污染作为四大环境污染之一在全球范围内引起广大研究者的关注。挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是一类大气污染物。其主要来源是建筑和装修材料、生活及工作用品、而人们的日常生活与工作有着密切的关系。吸入过度量的VOCs会导致各种疾病。因此有效检测污染和防止灾害，研究安全、可靠、连续、快速检测痕量气体的有效方法或新型传感器具有十分重要的意义。本论文将纳米材料的独特性能与光波导化学传感器的优越性联系在一起，以氧化钇及其掺杂物作为敏感试剂，对二甲苯、苯乙烯等挥发性有机气体进行了研究。本论文由以下几个部分组成：第一章为前言部分，讲述了环境污染和污染的来源、给人类带来的危害，传感器技术概述。着重介绍光波导化学传感器的特点、发展现状、分类和应用及其敏感材料，光波导理。最后提出课题来源和本论文研究工作内容。第二章为氧化钇薄膜/锡掺杂玻璃复合光波导元件对挥发性有机物蒸气的气敏性研究。以氧化钇（Y₂O₃）作为敏感试剂，用溶胶-凝胶法制备氧化钇薄膜/锡掺杂玻璃光波导敏感元件。研究了氧化钇薄膜折射率、厚度及透光率等光学性质的影响，筛选出制备光波导敏感元件的最佳条件。将氧化钇薄膜/锡掺杂玻璃光波导元件固定在检测系统中，检测了该传感元件对各种挥发性有机蒸气的气敏性。通过敏感膜光学特性的变化来解释敏感机理。研究结果表明，该敏感元件对二甲苯和氯苯蒸气有较好的气敏性，并且响应速度快、可逆性好、在常温下该传感元件能够检测出体积分数为1×10^-5（44.1mg/m³）的二甲苯和氯苯蒸气。第三章为第二章的基础上对Y₂O₃敏感膜进行了改性；由于TiO₂掺杂量不同时TiO₂-Y₂O₃复合薄膜对气体的灵敏度也不同。本章中筛选了三种掺杂量分别为1%、2%、3%的TiO₂-Y₂O₃作为敏感材料，研制了TiO₂-Y₂O₃复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导传感元件，并且分别对二甲苯、苯乙烯、氯苯等挥发性有机物蒸气进行检测。其中TiO₂掺杂量为2%的TiO₂-Y₂O₃复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导传感元件的气敏性最好并具有良好的可逆响应，能够检测到体积分数为1×10^-7（0.44mg/m³）的二甲苯蒸气，其线性响应范围为1×10^-3～1×10^-7（V/V）。第四章为筛选了四种掺杂量分别为1%、2%、3%、4%的Al₂O₃-Y₂O₃作为敏感材料，并将固定在锡掺杂玻璃光波导表面研制了Al₂O₃-Y₂O₃复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导传感元件，并且分别对二甲苯、苯乙烯、氯苯等挥发性有机物蒸气进行检测。其中Al₂O₃掺杂量为3%的Y₂O₃-Al₂O₃复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导传感器对二甲苯气体的灵敏度和选择性最好并具有良好的可逆响应，能够检测到体积分数为1×10^-5（44.1mg/m³）的二甲苯蒸气，其线性响应范围为1×10^-3～1×10^-5（V/V）。第五章，聚乙烯咔唑（PVK）是一种光变折材料，这种优异的性质在光波导化学传感器中具有重大的意义。从这一点出发，聚乙烯咔唑（PVK）作为敏感材料，通过旋转-甩涂法将其固定在钾离子交换玻璃光波导表面，研制了PVK薄膜/K⁺交换玻璃光波导传感元件，对挥发性有机气体进行检测。传感元件对各种气体的选择性响应随PVK的百分含量的不同而不同。通过比较研制出的三种传感元件对各种气体的响应后发现，PVK百分含量为0.5%时，研制的传感元件气敏性最好，即PVK薄膜/K⁺交换玻璃光波导元件对二甲苯蒸气有较好的选择性响应，能够检测到体积分数为1×10^-6（4.41mg/m³）的二甲苯蒸气，其线性响应范围为1×10^-3～1×10^-6（V/V）。第六章为结论部分，总结本研究工作的主要内容。