光纤布喇格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)在光纤通信和光纤传感等领域有着广泛的应用前景。与普通传感器相比,基于FBG的传感器具有体积小和精度高等优势。另外,与传统的谐振腔相比,基于FBG的谐振腔实现了光纤激光器的全光纤集成化,其稳定准确的选频特性提高了激光器输出稳定性,并提高了输出功率和效率。本文分析了基于相位掩模法刻写FBG的衍射光场,为实验刻写FBG提供理论指导。在此基础上分析了软玻璃光纤中(硫化物和碲酸盐光纤)刻写的中红外波段FBG对温度、应变以及压力的敏感特性,并将FBG作为中红外波段喇曼光纤激光器谐振腔进行数值模拟,实现喇曼激光器参数的优化设计。本文主要研究内容如下:一、建立相位模板写入FBG的物理模型,利用有限元算法对其进行分析,通过改变光源类型(平面波和球面波)、入射方向以及模板刻槽深度等参数对相位模板的衍射光场进行分析比较,得出了不同条件下相位模板的衍射图样和刻写FBG的最佳条件。二、根据布喇格公式,分析比较了基于硫化物和碲酸盐光纤的Bragg光栅等中红外FBG的温度、应变以及压力敏感特性,数值模拟了Bragg波长随温度、应变和压力变化的特性曲线,分析了FBG在中红外传感应用的基本特性以及FBG传感器的优势。三、基于受激喇曼散射的耦合传输方程,结合有限元算法和打靶法分析硫化物光纤喇曼激光器和碲酸盐光纤喇曼激光器中Stokes光以及泵浦光的特性。通过数值模拟,直观地分析了泵浦功率、光纤长度以及输出端Bragg光栅的反射率对激光器输出性能的影响,分别给出了一阶和二阶中红外光纤喇曼激光器的优化设计参数。