长周期光纤光栅对外界环境变化有较强的敏感特性,特别是对外界折射率的变化非常敏感,因此在传感领域尤其是化学物质或化学成分检测方面具有良好的应用前景。本文着重介绍了光纤光栅的传感特性,重点阐述了长周期光纤光栅的化学敏感特性。论文详细介绍了光纤及光纤光栅的基本原理、历史以及发展前景,根据麦克斯韦方程推导出了耦合模方程,又利用弱导近似理论对长周期光纤光栅的耦合模方程做了简化处理,并由此得到了光栅周期与波长之间的关系曲线,这是分析长周期光纤光栅光谱特性、设计和制备长周期光纤光栅的理论依据。在实验部分给出了目前比较成熟的几种长周期光纤光栅的制作方法,较详细介绍了振幅掩模法和扫描曝光法的制作过程,并分析了不同的实验条件对光栅光谱的影响。根据长周期光纤光栅的耦合模理论分析了长周期光纤光栅化学敏感特性的机理和影响光栅化学敏感性的因素,通过数值模拟,得到长周期光栅谐振波长与环境介质折射率的变化关系曲线。对选定的一系列化学物质进行了长周期光纤光栅折射率敏感性实验,得到光栅谐振波长随折射率变化的关系曲线及变化规律,实验证明可利用长周期光纤光栅对外界环境折射率敏感的特性对某种化学物质进行检测;实验中通过对某些化学物质或成分的不同浓度的测试,得到了长周期光纤光栅谐振波长随溶液浓度变化的关系曲线,在一定范围内呈线性关系,说明可对某些特定的化学物质在一定范围内进行定量的检测。上述实验结果与理论分析吻合得很好,由此我们可以利用长周期光纤光栅这种新型传感元件具有无毒、无害、耐腐蚀、抗干扰、体积小巧易于集成的本征优势,具有高灵敏度、快速响应,稳定性好、可靠性高且结构简单,成本低廉的特点,基于长周期光纤光栅的折射率敏感响应机理,进行化学传感检测的应用基础研究,在此基础上,对在长周期光纤光栅上实现化学自组装膜层进行了初步研究,采用静电自组装的方法在长周期光纤光栅表面制备聚合物膜层,为进一步研究利用特定聚合物的物质成分与某种特定的化学物质或化学成分发生化学反应引起折射率的变化从而来实现专属性化学传感,最终实现对特定化学物质或成分的定性和定量的高灵敏度的传感检测打下基础。长周期光纤光栅的化学传感在环境保护;食品、药品安全;农业、化学、化工等领域将有极广阔的应用前景。