本论文主要的工作是提出两种基于包层微扰的模态干涉传感器。一种是三芯光纤与LPFG的复合结构，利用锥体具有的波分特性，将一部分能量直接注入到光栅包层以破坏模式间的相速度的简并特性，从而使得同一个阶次的包层模的传播常数发生改变，从而使得光栅的谐振峰分裂为2个。另一种是光纤包与分段式LPFG的复合结构，热挤压形成的光纤包会导致纤芯变形，将破坏模式间相速度的简并特性。同时，在传统高频CO2激光脉冲写入LPFG的基础上，提出了一种分段式LPFG，其高扭转灵敏度的特性使得它能够用作扭转传感器。然后对以上各种结构制备出的LPFG传感器进行温度、应力以及扭转特性测量。　　首先，通过Rsoft软件仿真出三芯光纤拉锥后，锥腰直径大小与能量耦合的关系，然后使用热熔融拉锥法，制造出锥腰直径合适的三芯光纤锥体。当光通过三芯光纤锥体时，由于锥体具有的波分特性，使得只在中心纤芯传播的光能够耦合进入其他两个纤芯。随后与长周期光纤光栅串接，由于直接有能量进入光栅包层，改变原光栅的耦合常数，从而使得光栅谐振峰分裂成两个，实验证明这两个峰具有不同的温度灵敏度和应变灵敏度，可用于温度和应变同时测量。温度的分辨率为0.5℃，应变分辨率为1με，同大部分同类的传感器相比，其分辨率要高。　　其次，在传统高频CO2激光脉冲写入LPFG的基础上，改进高频CO2激光脉冲写入LPFG的方法，将写栅程序均分成三部分，这三部分在空间不同位置，同时两两垂直。实验结果表明，当只改变写入方向不引入耦合长度时，这种光栅扭转具备方向相关性，顺时针扭曲灵敏度为0.127 nm/(rad m-1)，逆时针扭曲时灵敏度为-0.119 nm/(rad m-1)，比传统的LPFG扭转灵敏度高3-4倍；当同时改变写入方向和引入耦合长度时，顺时针扭曲时谐振波长向长波方向移动，灵敏度为0.21 nm/(rad m-1)，透射峰振幅线性增加，扭转灵敏度为0.15 dB/rad m-1；逆时针扭曲时谐振波长向短波方向移动，扭转灵敏度为-0.15 nm/(rad m-1)，透射峰振幅线性减小，灵敏度为0.09 dB/(rad m-1)，比传统的LPFG扭转灵敏度高5-6倍。　　最后，利用光纤焊接机制作光纤包，特殊的制作方法使光纤纤芯发生形变。当光纤包与LPFG串接时，将破坏模式间相速度的简并特性，从而导致拍差现象和新的模式耦合。从而使得光栅中同一阶次包层模的传播常数有所差异，使得光栅的谐振峰产生分裂现象。同时，其它阶数的包层模也会与纤芯基模耦合产生新的谐振峰。通过对这种结构的温度以及扭转特性测量，这种结构在分段式LPFG高扭转灵敏度的基础上，其测量扭曲的灵敏度得到了大幅提高。当复合结构被逆时针扭转时，扭转灵敏度达到-0.308 nm/(rad m-1)；当复合结构被顺时针扭转时，扭转灵敏度能达到0.35 nm/(rad m-1)。