光纤光栅在光通信、光传感、光测量等方面都有重要应用,尤其在航空航天和桥梁监测等结构健康监测领域得到了广泛应用。然而,传统的光纤光栅无法在强紫外、强辐射以及高温环境下长期工作,原因是光栅结构会受到影响甚至破坏。针对这一问题,近年来一种新型的螺旋型手征光纤光栅(Chiral Fiber Gratings CFG)逐渐受到了研究人员的重视。本论文的工作内容围绕着扭转光纤光栅而展开,主要包括两个方面,一是研究光纤在生产过程中,熔融条件下,高速扭转截面非圆对称光纤制作而成的螺旋型手征光纤光栅,其光谱特性及传感应用。二是讨论了生产过程中未扭转的普通光栅在扭转传感器中的应用。首先,阐述光纤光栅的工作原理,根据耦合模理论,详细分析了双螺旋型长周期手征光纤光栅(Chiral Long Period Fiber Gratings CLPG)的光谱特性和耦合特性,模拟了相应的透射谱,并实验测试了该光栅的透射谱。在此基础上,利用相位匹配条件,计算了特定谐振波长所对应的扭转周期及扭转率,模拟了相应的透射谱,并讨论了光栅的设计参数对透射谱的影响。分析了双螺旋型CLPG的应变传感特性,研究表明其传感特性与传统的长周期光纤光栅类似,谐振波长受应变变化会发生偏移,并且波长的偏移量与应变呈线性关系,灵敏度为0.828pm/με。同时,分析了弹光系数对透射谱和灵敏度的影响。根据琼斯矩阵和传输矩阵法,理论分析和数值模拟扭转FBG(光纤布拉格光栅Fiber Bragg Gratings)与PDL(偏振相关损耗Polarization Dependent Loss)响应的关系,通过测量PDL幅值变化,可实现不受应变和温度干扰,扭转传感的测量。此外,这可以同时获得扭转方向和扭转角两个量,实验结果和数值模拟较符,扭转灵敏度为0.955 dB/rad。