光纤光栅器件因为体积小、灵敏度高、可实现准分布式测量等优点，在现代光纤通信、光纤传感以及光纤激光器等领域发挥着越来越重要的作用。飞秒激光作为一种新型的微加工手段，具有加工精度高、热效应小、能实现真正的三维加工等优点，自出现以来受到社会的极大关注。本论文将光纤光栅技术和飞秒激光技术有机的结合起来，提出了一种利用飞秒激光制备光纤光栅的实验方法。本论文主要基于光纤光栅的耦合模理论，研究了飞秒激光在掺铒光纤、Bragg光纤和全固光子带隙光纤中制作布拉格光栅的制备方法和传感特性。全文的主要内容如下：(1)研究了飞秒激光制作光纤光栅的物理机制和理论模型。基于经典的耦合模理论，详细分析了布拉格光栅的耦合机理，并且模拟计算了两种不同参数的布拉格光栅反射谱。研究了飞秒激光诱导光纤内部折射率变化形成光栅的机理以及光栅在光纤通信和光纤传感等领域的具体应用。(2)提出了一种利用飞秒激光和相位掩模板制备光纤布拉格光栅的实验方法。搭建了一套包括飞秒激光光源系统、光栅刻写系统、光谱监测系统和后期退火系统等在内的飞秒激光实时刻写光栅的实验装置。研究了不同刻写方式和不同刻写参数对光栅性能的影响。(3)研究了飞秒激光在掺铒光纤中制备布拉格光栅的光谱特性和传感特性。分别在不载氢和载氢的掺铒光纤中制备了Type I-IR型和Type II-IR型两种布拉格光栅并分析了其折射率调制机理。实验研究了这两类布拉格光栅的温度灵敏度、高温稳定性以及应变灵敏度，并从物理上分析了光栅的波长和反射率随着温度和应变漂移的原因。(4)研究了飞秒激光在Bragg光纤中制备布拉格光栅的光谱特性和传感特性。实验观测到四个温度灵敏度不同但应变灵敏度相同的谐振模式，结果表明所有模式的谐振波长对弯曲不敏感，谐振强度对弯曲方向性敏感。利用矩阵求逆法理论和实验分析了该光栅的温度-应变交叉敏感性，得出了测量误差。在高温退火时，实验观测到波长的滞后效应并提出一种预退火的有效方法来消除波长滞后。(5)研究了飞秒激光在全固光子带隙光纤中制备的多模布拉格光栅的温度特性和应变特性。基于耦合模理论和有限元方法，分析了多模光栅的模式耦合机制。实验发现飞秒激光在高掺锗的全固光子带隙光纤中制备的光栅在1100oC高温下性能保持稳定，并理论分析了其耐高温的原因。本论文为研究飞秒激光制备光纤光栅奠定了一定基础，但是论文还存在许多不足之处。飞秒激光制备光纤光栅的成栅机理、理论模型、制备工艺和潜在应用等方面还有待进一步研究。