基于光纤光栅的折射率传感器是以光纤光栅为传感元件，用来测量处于光栅区域外部的介质折射率分布情况的一种传感器，它以其微小的传感器体积和较高的测量精度逐渐成为折射率测量中的一个重要的研究方向。随着生物医学、生物化学等诸多领域的快速发展，研究中对于折射率等物理参量的测量尺度和精度的要求也在不断提高，对于微尺度下的生化信息获取成为相关研究领域的一个重要问题。目前，对于基于光纤光栅的折射率传感的研究主要集中在均匀的折射率分布情况，其传感是依靠监测光栅谐振峰中心波长的漂移来实现的，而当外部介质折射率呈非均匀分布情况时，光纤光栅谐振峰除发生漂移之外，还会出现其他的响应特性，这些能够反映外部折射率分布情况的响应特性在之前的研究中并没有得到充分的关注和分析。在此背景下，本文深入研究了LPFG（长周期光纤光栅，long-period fiber gratings）的透射谱对外部介质呈非均匀分布情况下的响应特性，总结了其变化规律和相应的产生机理，得到了较为完整的LPFG液相介质折射率响应特性。本文的主要研究内容有以下几个部分：（1）针对完全去除包层的LPFG折射率传感器，构建了二层结构的圆光波导模型，计算该模型在不同折射率梯度分布情况下的透射谱，分析其透射谱中损耗峰的变化规律，从而得到去除包层情况下的LPFG透射谱响应特性。（2）使用传输矩阵法和耦合模理论对二层结构的圆光波导模型进行理论研究，分析二层模型的各种响应特性的产生原因，重点阐述了透射谱损耗峰的半值宽度与外部介质折射率梯度呈良好线性关系的机理。（3）为了提高基于LPFG的折射率传感器的实际应用性能，考虑到机械强度以及制作工艺等因素，构建了三层结构的圆光波导模型，计算该模型在不同外部介质折射率分布情况下的透射谱，分析其损耗峰的变化规律，得到完整结构的LPFG透射谱响应特性。（4）结合相关光学原理，用传输矩阵法和耦合模理论对三层结构的圆光波导模型进行研究，阐述该模型各种响应特性的产生机理，并重点分析了光纤光栅的旁瓣效应，及其在外部介质折射率梯度升高情况下的表现。（5）总结了基于LPFG的两种不同结构的折射率传感模型的优势和劣势，从不同角度分析了两种传感器在实际应用中可能会遇到的问题，对进一步设计和制作基于LPFG的非均匀折射率传感器提出了一定的建议。本课题所研究的对液相介质折射率的非均匀分布测量方法，能够为生物医学、生物化学等领域的研究工作提供一种有力的测量手段，对进一步研究基于LFPG的非均匀折射率传感器奠定了重要的理论基础，并对实现微尺度下的折射率测量有着一定的指导意义。