本文介绍过去三年来本人围绕光纤光栅(FBG)以及其在传感领域应用在理论和实验两方面所开展的一些工作,主要体现在以下几个方面:1.从麦克斯韦方程出发,根据电场叠加原理,结合光场对本征模的展开,利用本征模的正交关系,推导出光纤光栅波导介质中的耦合模方程,给出边界条件。定性地解释了啁啾光栅的宽带输出现象。基于耦合模方程推导出FBG的布喇格公式并在成栅实验中得到证实。2.分别在单模和多模光纤光纤中成功地写入FBG。指出成栅光纤与掩模轴向夹角是影响多模FBG不同模式透射谱布喇格波长处透过率相对高低的决定因素。3.提出悬臂梁可用于FBG连续、线性调谐,并对悬臂梁的应力分布进行了深入地研究,给出调谐公式。通过分析相同尺寸、不同截面形状的悬臂梁调谐的程度,对梁的结构进行了优化。指出“凸”字形截面的悬臂梁比较适合于FBG线性调谐,优化后10cm长度的该梁0.01N力作用时可以提供0.28nm甚至以上的波长调谐量。引入修正因子η=0.6 5,实验结果与理论值较好地吻合。4.对不同厚度的“凸”字形悬臂梁的调谐能力进行了理论分析,并在实验中择用适当尺寸的悬臂梁,对粘贴其上FBG的反射波长实现了线性调谐,并观察到由于梁轴向应力的梯度分布造成的啁啾输出现象,指出选用长度较短的光栅可以减小谱的展宽量。5.设计了一种均质、等厚、等腰三角状悬臂梁,其顶端为自由端时,调节作用于自由端的外力或挠度,可以实现光纤光栅线性无啁啾调谐。实验在4.52nm的范围内证实了这种调谐,引入修正系数η=0.71,实验结果与预期值基本一致。光栅与梁间刚性粘贴的质量影响反射谱形状。6.利用均质、等厚、等腰梯形悬臂梁对刚性粘贴其表面的光纤光栅的布喇格反射中心波长在6.52nm(1557.68nm~1564.2nm)范围内进行了线性调谐,同时带宽为0.52nm的均匀周期的光纤光栅被调谐成带宽为2.52nm的啁啾光栅,且啁啾量可调。随着带宽的增加,反射谱的峰值功率呈减弱的趋势。7.分析并验证了基于三角状悬臂梁的FBG可应用于磁场和电流传感。实验结果与预期值一致。提出优化梁的结构、裸纤粘贴、选用杨氏模量接近的FBG、粘结剂以及梁的材料均可提高该装置的传感灵敏度。8.介绍了一种新型的基于均质等厚重叠双等腰三角状悬臂梁的FBG无源温漂补偿传感器,将一定长度的光纤光栅沿轴向粘贴于该梁的宽度界线处便可进行压力或位移传感。理论和实验均证实该无源装置具有自动补偿布喇格波长温漂效应