随着波导光栅理论研究的逐渐成熟,波导光栅因其独特的波导光栅共振特性和结构多样性,被广泛应用于光学传感器的研究,波导光栅传感器具有结构简单,灵敏度高和实时监测等优点,更适用于对生物成分含量较低的待测溶液进行测量。本文以光栅衍射特性和波导光学传输特性为理论基础,基于波导光栅共振原理和多孔硅特有的光学传感机理,构建了含多孔硅检测单元的波导光栅传感结构,通过在光栅表面涂覆聚合物功能膜层优化其共振光谱特性,利用波导光栅共振相位条件和古斯汉欣位移理论建立折射率传感机理,并分析其传感特性,论文的主要内容包括:首先,基于光栅的衍射特性和介质波导的光学传输特性分析了波导光栅共振原理和共振形成条件,并研究了多层膜波导光栅共振等效波导模型,依据波导光栅结构的本征方程研究了光栅参数、波导参数、基底参数、包覆层参数和入射角度等相关参量对波导光栅共振光谱特性的影响,为波导光栅传感器的研究提供理论指导。其次,基于波导光栅共振原理和多孔硅特有的光学传感机理,设计了含多孔硅层的波导光栅折射率传感结构,利用波导光栅共振条件建立待测物折射率与共振波长之间的关系分析其折射率传感机制,依据波导光栅结构参数对共振光谱特性的影响规律对波导光栅材料进行了优化选择,最后分析了该光学传感结构的折射率传感特性。最后,设计了一种含多孔硅层的表面覆膜波导光栅传感结构,通过在光栅表面涂覆聚合物功能膜层优化其共振光谱特性,从而提高传感器的Q值和灵敏度,依据待测物折射率和共振波长之间的关系研究其传感特性,通过与未覆膜的波导光栅传感器进行性能对比分析,验证了该含多孔硅层的表面覆膜波导光栅传感器高灵敏度和高Q值的传感优势。