利用光纤熔融拉锥技术，对一种中心对称、具有较大芯间距的多芯光纤进行了优化。融锥后的光纤具有倏逝场强、传感灵敏度高的特点，但由于其柔韧性差难于用作弯曲传感测量。本文设计了一种柔性传感器，使优化后的融锥光纤可用于弯曲传感测量。利用超模耦合理论对优化后多芯光纤传感器的透射谱进行了分析，并对其弯曲传感特性进行了实验研究。实验结果表明，该柔性融锥光纤传感器的干涉条纹与弯曲曲率有很好的线性关系。优化后的融锥光纤弯曲传感器的灵敏度为2.90 nm/m^-1。

在实际工程中, 光纤弯曲传感器有很大的市场需求。该文利用长周期光纤光栅与无芯光纤串联在1根光纤上构成传感器, 实现对弯曲的传感测量。无芯光纤与长周期光纤光栅级联后, 输出的透射谱中产生了大量对弯曲敏感的谐振峰, 实验考察了波峰1、2的中心波长随弯曲曲率的变化关系。研究结果表明, 波长漂移量与弯曲曲率间存在很好的线性关系, 实验测得弯曲灵敏度分别为-12.51 nm/m-1与-12.504 nm/m-1。该传感器具有结构简单、弯曲灵敏度高,成本低,重复性好等优点, 在大型建筑物与桥梁等弯曲测量领域具有一定的应用价值。

提出了一种基于多芯光纤的马赫-曾德尔干涉仪，其由单模-多芯-多模-单模光纤拼接而成，其中多模光纤充当耦合器，单模光纤与多芯光纤错位熔接形成不对称结构。实验研究了干涉仪的弯曲应变与轴向应变特性。实验结果表明，当干涉仪弯曲时，干涉仪透射谱波长发生线性漂移。利用波长变化可调解出弯曲的曲率大小，并且最大弯曲曲率灵敏度为-16.88 nm/m^-1。当干涉仪向0°和180°方向弯曲时，波谷波长漂移方向相反，由此可初步判断弯曲方向。此外，干涉仪对轴向应变也有较好的敏感性，利用测得的弯曲曲率与轴向应变灵敏度构建测量矩阵，可实现弯曲曲率与轴向应变的同时测量，并消除交叉敏感。

为了提高光纤弯曲传感器的灵敏度, 增大线性范围, 降低成本, 本文提出一种基于深度神经网络分类塑料光纤弯曲角度及方向的方法。使用进行侧抛增敏处理的塑料光纤, 在光纤输出端采集不同弯曲角度的散斑图。制作了包含五类弯曲角度的数据集一以及包含七类弯曲角度的数据集二, 在预处理图像数据之后, 利用多层卷积神经网络对散斑图像进行卷积和池化处理, 得到散斑图像的特征图, softmax分类器用来得到分类准确率, 最后对两种不同卷积神经网络模型的分类效果进行对比。结果显示: 数据集一光纤弯曲的角度间隔为5°时分类准确率达到了96%, 理论和实际分析结果表明该方案识别率较高, 基于该方法有望实现一种简单、高效的光纤弯曲传感器。

针对双芯光纤传感器在应用中存在的环境温度交叉敏感的问题, 文章提出并设计了一种长周期双芯光纤光栅温度-弯曲双参量传感器, 对其传感特性进行了数值分析与研究。结果显示, 在20~60 cm曲率半径范围和0~100 ℃温度范围内, 波长向长波方向漂移, 实现的最大弯曲灵敏度为0.205 nm/cm, 最大温度灵敏度为1.208 nm/℃。当波长分辨率为0.1 nm时, 长周期双芯光纤光栅可以分别实现0.2 cm的弯曲传感分辨率和0.079 ℃的温度传感分辨率。所设计的双参量传感器结构简单、灵敏度高, 可用于轨道和桥梁等建筑的形状监测, 同时可有效排除环境温度干扰。

提出并制作了一种弯曲形变与应力拉伸可区分测量的全光纤敏感元件。全光纤敏感元件使用193nm ArF准分子激光器在单模-色散补偿-单模的干涉上刻写光栅, 组成光栅和迈克尔逊干涉的并联结构。分析了光纤敏感元件对弯曲和应力拉伸的响应机理。对光纤敏感元件进行了弯曲和拉伸测试, 实验结果表明: 在0～1.4m-1曲率下, 1524.27nm处干涉波谷的弯曲灵敏度为4.53dB/m-1, 线性度为0.991,光栅布拉格谐振峰处的能量基本不发生变化; 在0～500με拉伸形变范围内,1524.27nm处干涉波谷的形变拉伸灵敏度为-1.02pm/με, 线性度为0.979。布拉格谐振模式的形变拉伸灵敏度为0.615pm/με, 线性度为0.990。所提光纤敏感元件能够区分测量弯曲形变和应力拉伸, 其在工业应用具有较好的前景。

采用纤芯间距为38.78 μm的国产多芯光纤设计了一种光纤弯曲传感器.该多芯光纤弯曲传感器由长度为1 m的七芯光纤与单模光纤拼接制成，多芯光纤弯曲时，相邻的纤芯发生模式耦合.在传感器一侧，将宽带光注入到位于多芯光纤中心的纤芯，用光谱分析仪测量带有曲率信息的频谱，获得弯曲传感器的透射谱波长偏移与弯曲曲率半径的关系.结果表明：多芯光纤弯曲半径越小，弯曲曲率越大，串扰越明显.

提出了一种基于光纤布拉格光栅和马赫-曾德干涉仪相结合的同时测量曲率和温度的光纤传感器.该光纤传感器在马赫-曾德干涉仪中熔接一段布拉格光纤光栅,其中马赫-曾德干涉仪由两个花生形结构单模光纤熔接而成.实验结果表明,马赫-曾德干涉仪的透射谱中干涉峰和光纤布拉格光栅透射谱中谐振峰对曲率和温度有不同的响应灵敏度,因此可以利用矩阵实现对曲率和温度的同时测量.实验中测得马赫-曾德干涉仪曲率灵敏度为－27.58 nm/m－1,光纤布拉格光栅在一定的测量范围内对曲率的变化不敏感,马赫-曾德干涉仪和光纤布拉格光栅的温度灵敏度分别为0.038 69 nm/℃和0.012 17nm/℃.该系统采用全光纤结构,光纤布拉格光栅嵌入到马赫-曾德干涉仪中,因而结构紧凑和简单,且易于实现.

提出了一种基于模间干涉原理的双空气孔保偏光子晶体光纤弯曲传感方法。采用有限差分光束传播法对保偏光子晶体光纤弯曲传输特性进行了仿真研究，给出了在弯曲调制时两个低阶偏振模干涉产生的双边瓣归一化光强与弯曲半径的关系，讨论了波长变化对弯曲传感灵敏度的影响，并对所设计的弯曲传感器进行了实验研究。研究结果表明：基于模间干涉技术的双空气孔光子晶体保偏光纤弯曲传感器在10~30 mm 的弯曲半径范围内具有良好的线性度和检测精度。

为了研究弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器谐振波长漂移量与光栅弯曲形变的关系, 采用耦合模理论和计算机模拟方法进行了理论计算和仿真研究, 推导出弯曲光子晶体光纤长周期光栅谐振波长表达式, 设计了一般弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器系统模型, 分析了弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器的基本工作原理, 并计算了长周期光子晶体光纤光栅弯曲曲率、光栅有效折射率和谐振波长与弯曲应变的关系。结果表明, 随着光栅弯曲形变的增加, 光栅的曲率会增加, 光栅传感器的谐振波长漂移量会增加, 光栅每发生1με变化, 光栅谐振波长的漂移量变化0.014nm。