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光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）是光纤内具有空间周期性折射率分布的无源光子器件。FBG反射光谱中心波长随外界参数,如温度、弯曲、应变等,发生漂移,因此将它应用于各个领域的传感监测,但是各类光栅传感器面临着温度交叉敏感问题。双芯光纤（Twin-Core Fiber,TCF）是具有两根平行纤芯的特种光纤,将双芯光纤与光栅结合,设计了双芯光纤光栅结构,能够保持双芯光纤与光栅的光谱特性,有效解决双芯弯曲传感器的温度交叉敏感问题。本文基于相位掩模技术的光栅刻写方法,选用248 nm（ArF）准分子脉冲激光器作为光纤光栅刻写激光器,设计并搭建一套新型光纤光栅刻写系统,刻写一系列布拉格光纤光栅,并测试其反射光谱,同时探究了对光纤载氢预处理和光栅高温退火对光栅的影响。本文在FBG的设计、刻制和传感应用方面进行了探索,主要内容如下:1、利用Rsoft光学仿真软件,进行数值分析计算,建立FBG模型,得到FBG反射光谱,并探究了各个光栅参数对FBG反射光谱的影响。选用248 nm（ArF）准分子脉冲激光器作为光纤光栅刻写激光器,设计并搭建一套新型光纤光栅刻写系统,利用周期为1040 nm掩模板刻写一系列布拉格光纤光栅,并测试其反射光谱,中心波长约为1549 nm,3 dB带宽约为4.5nm,反射深度约为24 dB。针对光路存在不足,提出改进方案,优化光路,得到性能优异的FBG,反射光谱中心波长为1549.53 nm,3 dB带宽为0.5 nm,反射深度约为14 dB。进一步探究了高压载氢和高温退火处理对光栅光谱的影响。最后基于刻制的FBG搭建温度传感系统,对FBG进行温度传感测试,获得了在13oC-50 oC温度范围内的温度传感特性,结果表明在此温度范围内的FBG温度灵敏度为9.65×10-3 nm/℃。3、利用Rsoft光学仿真软件,进行数值分析计算,建立双芯光纤模型,设计了一种新型双芯光纤,并分析弯曲和温度传感特性。并针对双芯光纤弯曲传感存在的温度交叉敏感问题,将TCF与FBG结合,设计了一种能够实现弯曲和温度双参量传感的双芯光纤布拉格光栅结构,结果表明在20 cm-60 cm范围内最大弯曲灵敏度为0.05 nm/cm,在20 oC-100 oC范围内最大温度灵敏度为0.025 nm/oC。假设波长分辨率为10 pm,则弯曲与温度分辨率分别为0.43cm和1.26 oC。采用相同思路设计了双芯光纤长周期光栅传感结构,并分析弯曲与温度传感特性,结果表明,在20 cm-60 cm范围内最大弯曲灵敏度为0.205 nm/cm,在20 oC-100 oC范围内最大温度灵敏度为1.208 nm/℃。假设波长分辨率为10 pm,则双芯光纤长周期光栅的弯曲与温度分辨率分别为0.2 cm和0.079 oC,能够有效识别曲率半径和温度变化。