当前环境污染日益严重,环保问题备受重视。为了针对性地进行防治,要对污染状况进行准确检测或监测。光纤传感系统因其具有耐腐蚀、抗恶劣环境、抗电磁雷电干扰、结构紧凑、可多路重复使用、可低成本大规模生产、便于组建传感网络等优点,在传感监测领域具有巨大优势和很好的应用前景。为满足气(液)环境监测的需要,结合光纤传感系统的优良特性,本文利用长周期光纤光栅(LPG)的传感特性、级联特性以及光子晶体光纤长周期光栅倏逝波传感特性进行传感,采用仿真软件进行模拟,探究采用各类长周期光纤光栅传感器进行环境监测的性能,优化设计光纤光栅的结构参数,以设计适用于环境监测的级联长周期光纤光栅传感器。主要内容如下:(1)利用光纤仿真软件OptiGrating对长周期光纤光栅的不同结构参数,如光栅长度、光栅周期、调制深度,进行仿真,综合考虑不同参数对于传感器灵敏度、分辨率等的影响,得到最佳设计参数。探究长周期光纤光栅的温度、应变传感特性,为设置温度补偿和应力补偿提供依据。结合纳米镀膜技术,模拟得到了最佳镀膜参数,针对相对湿度、甲烷气体环境,建立了透射光谱中心波长与相对湿度、甲烷气体浓度的关系。给出了长周期光纤光栅温度传感灵敏度,应变传感灵敏度,折射率传感灵敏度。(2)利用光纤仿真软件OptiGrating对长周期光纤光栅级联结构进行研究,探究了光栅、光纤参数对级联光栅透射光谱的影响,将其运用于环境监测中,得到了具有更大分辨率的传感器。对长周期光纤光栅与光纤布拉格光栅的级联结构进行了仿真设计,探究了光栅光纤参数对其反射谱的影响,并提出可以利用该结构消除复杂环境多种因素交叉敏感的问题。(3)利用MODE Solutions光子设计和分析软件对光子晶体光纤的包层结构参数进行模拟优化,结果显示:对于圆形气孔,最佳参数为4环正六边形排列,孔径比为0.4,相应的传输损失为8.0763dB/cm,传感器相对灵敏度系数为0.0391;对于正方形空气孔,最佳参数为4环正六边形排列,空气孔的环数为4环,孔径比为0.4,相应的传输损失为7.3412dB/cm,传感器相对灵敏度系数为0.0376。