近年来,利用光纤光栅轴向应变特性设计的传感器,在实际工程测量中已经得到了广泛的应用。但对于光纤光栅横向载荷和扭转作用下反射谱特性的研究还少有报道。本文主要研究了光纤光栅横向受力特性和高双折射光纤光栅的扭转特性。具体内容包括:首先,本文系统介绍了光纤光栅的基本理论,包括光纤光栅的模耦合理论和传输矩阵法及两种方法的适用范围。对光纤光栅的反射谱特性进行了分析,介绍了光纤光栅应力和温度传感的基本模型。其次,对光纤光栅在横向负载作用下的反射谱特性进行了分析。详细分析了横向负载作用下反射谱发生分裂的原因、受力关系和反射谱特性。在此基础上对光纤光栅横向局部受力和横向不均匀受力情况下的特性进行了研究。基于传输矩阵法对光纤光栅横向局部受力特性进行了理论分析,研究发现随着局部受力的增加,反射谱发生分裂,且分裂点呈线性、周期性的移动,分裂点的反射率与受力位置的关系为近似的双曲正切关系。对平面应变情况下,光纤光栅横向不均匀受力时的反射谱特性进行分析,得到其各参数与反射谱带宽、反射谱对称波长漂移量的关系。然后,对光纤光栅扭转作用下的反射谱特性进行了分析。基于高双折射光纤的扭转特性和光纤光栅的耦合特性,提出了高双折射光纤光栅的耦合方程表达式,分析了其反射谱特性与扭转角度关系,并应用传输矩阵法进行了验证。应用模耦合理论,并结合高双折射光纤光栅特征根的形式,对反射谱特性进行了详细的理论推导,并给出了具体的数学模型。最后,对光纤光栅横向受力特性,以及高双折射光纤光栅的扭转特性进行了实验研究。研究结果验证了理论分析和仿真研究的正确性。同时对实验系统和误差进行了分析,为光纤光栅在横向及扭转传感器领域中的应用提供了一定的理论依据。