随着科学的发展与制备工艺的进步,研究人员们根据光学原理设计出了各式各样的传感设备与检测仪器,例如光学计量仪器、激光干涉式、光栅以及光纤式等光学传感器及仪器。光学传感器以其非接触性和非破坏性测量、不受干扰、高速传输信息以及可遥测、遥控等优点,在石油、电力、生物医学、机械交通、航天航空、国防科研、信息产业等领域得到了广泛的应用。随着对测量要求的高精度、高灵敏度化以及测量环境的复杂化,薄膜材料的环境响应特性与光学特性逐渐引起了学者们的关注。其中,水凝胶薄膜材料,以无毒、可吸水溶胀、自愈性与环境响应等特性广泛运用于组织工程、药物释控等方面;而金属薄膜材料的表面效应﹑小尺寸效应﹑量子尺寸效应﹑宏观量子隧道效应和介电限域效应吸引了众多学者们的探索与研究,成为近年来的研究热点,市面上也逐渐出现商用LSPR仪器销售,商业应用广泛。通过将薄膜材料与传统光学传感结构相结合,研制新型的传感器件,有望解决不同环境下高灵敏度、高精度的传感需求问题。为了满足复杂检测环境下高灵敏度、高精度的传感需求,本文以壳聚糖为原材料,加入引发剂和交联剂,与丙烯酸接枝反应,以化学方式制备壳聚糖水凝胶,分析壳聚糖水凝胶的吸水溶胀特性,并开展壳聚糖水凝胶光学特性研究,分析不同溶胀度下,壳聚糖水凝胶折射率与吸水度和波长的变化关系;以金为靶材材料,通过磁控溅射的方法制备厚度在10nm内的超薄纳米金膜,对超薄金膜进行吸光度测量,建立空气—金纳米颗粒—SiO₂—Si的四层膜结构的物理模型,采用光谱椭偏方法并根据Cohen等提出的广义有效介质近似（EMA）开展超薄金膜复介电常数表征研究,结合Drude和Lorentz色散函数,分析超薄金膜厚度的变化对局域表面等离子体共振（LSPR）和自由电子（Drude）吸收的影响;基于水凝胶薄膜-超薄金膜的组合,结合自组装技术与光谱椭偏原理,开展了椭偏传感器的制备研究,并以此传感器对葡萄糖浓度进行了传感与分析,为实现薄膜材料与传统光学传感器的结合提供了理论基础,通过对光学薄膜材料光学特性的分析与研究,为日后应用于复杂检测环境下的高精度、高灵敏度的新型传感器件的研制奠定基础。