基于800 nm飞秒激光脉冲, 设计并搭建了长周期光纤光栅制备系统, 该系统通过采用20倍率的显微物镜将飞秒激光脉冲诱导入标准单模光纤纤芯位置, 采用水平、垂直双CCD视频监控方式实现对飞秒激光脉冲刻蚀长周期光纤光栅的逐点监测, 对未载氢处理的标准单模光纤进行了不同周期、不同周期长度和不同占空比刻写实验.研究结果表明, 当选取激光脉冲能量为1.3 mW、光栅周期为500 μm、光栅占空比为0.6时, 该光栅在谐振波长1 300 nm处最大谐振峰强度为11.65 dB, 带外损耗低于2 dB, 且光栅谐振波长随光栅长度不发生明显漂移; 通过光栅占空比的调整, 可实现刻写光栅光谱特性的优化设计, 使得谐振峰由多峰转为单峰.

微纳光纤环形腔作为传感器件, 具有灵敏度高、 响应快的优点, 因而越来越广泛地应用在传感领域。 环形腔的谐振光谱直接反映外界环境的变化, 因此谐振光谱分析对探测环境参数至关重要。 从理论和实验研究了微纳光纤环形腔谐振光谱与海水温度的关系。 首先, 数值计算了基模（HE11）两个垂直偏振态的传播常数随光纤直径和探测波长的变化关系, 计算结果表明传播常数随光纤直径增大而增大, 随波长增大而减小, 同时计算了传播常数随海水温度的变化, 海水温度越高, 传播常数越大, 表明海水温度的变化会影响到模式的传播常数, 因而可以通过测量谐振光谱的变化得知海水温度的变化。 其次, 搭建了海水温度传感实验系统, 获得了微纳光纤环形腔海水温度的谐振光谱, 实验发现同时存在两套谐振峰, 分别对应基模的TE模和TM模, 两个偏振模式的传感灵敏度分别为5.54和5.24 pm·℃-1。 最后, 探讨了基模两个偏振态谐振光谱的产生原因, 由于结型耦合区的扭曲耦合使得两个偏振态分离, 并对两个偏振模式的谐振强度进行了分析。 两个模式的谐振强度不同, 而且随着波长的增加, 一个模的谐振强度不断增强, 另一个模的谐振强度逐渐减弱。 这是由于不同耦合态的耦合系数和衰减决定的, 而且他们随着波长而改变。 实验结果与理论计算相吻合。

海洋溢油的油种鉴别是海洋环境监测的难点，如何区分不同油种是迫切需要解决的问题。研制了一种用于鉴别海洋溢油油种的新型微纳光纤环形腔(MRR)传感器，分别从理论和实验研究了海水和汽油的谐振光谱特性。根据Maxwell方程，数值计算了微纳光纤环形腔鉴别海水和汽油的灵敏度和自由谱域。研制了Knot型微纳光纤环形腔传感器，其微纳光纤直径为4.14 μm，谐振腔直径为480.31 μm，搭建了测量海水和汽油的实验系统，分别获得了海水与93号汽油的谐振光谱，谐振峰波长移动了2.79 nm，该结果与理论计算基本相同，灵敏度达到了34.86 nm/RIU，RIU为单位折射率。因此，该方法能够区分海水与汽油。