在光纤光栅发展的几十年内,因为其具有体积小,重量轻,抗电磁干扰等优点,被国内外许多学者关注。近年来,光纤光栅在传感领域发展颇为迅速,涉及的传感领域包括物理,生物,化学等,其中折射率传感器是重要的传感器之一,也是实际应用最为广泛的传感器之一。为了进一步改善折射率传感器的传感性能,本文提出了一些新型折射率传感特性和传感器结构。这些新特性及传感器结构的提出使得折射率传感器的传感性能得到优化,尤其在灵敏度方面得到较大幅度的提升,同时在一定程度上为光纤光栅折射率传感器的设计提供了一些新的思路。利用这些新特性及传感器结构可以设计具有优异传感性能的折射率传感器,这些折射率传感器可应用于多领域的折射率高灵敏度探测,论文的第一章介绍了光纤光栅制作工艺的发展历史、光纤光栅的理论基础、折射率型光纤光栅传感器的发展现状以及课题提出的背景。介绍长周期光纤光栅（Long Period Fiber Grating,LPFG）和布拉格光纤光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）的模式耦合模理论,分析了两种光纤光栅模式耦合的区别,并给出它们各自的耦合模方程。通过对折射率型传感器研究现状的分析表明,本文提出的新型折射率传感特性及传感器结构相较于传统的折射率传感器较具有更为优良的传感性能,一方面提升了折射率传感器的灵敏度,另一方面在一定程度上简化了传感器结构。本章的最后概括了全文的内容及结构安排。论文第二章提出了将级联LPFG和相位匹配转换点（Phase Matching Turning Point,PMTP）结合的方法来减小损耗峰的带宽并提高传感器的灵敏度。这种传感器可以设计成强度调制型和波长调制型,具有很强的灵活应用性。一般而言,工作在PMTP的LPFG具有对环境折射率最高的灵敏度,但与此同时损耗峰的带宽会非常大,不利于传感,这也是PMTP实际应用中需要克服的困难之一。所以本章通过将两段周期相同且都工作在PMTP的LPFG进行级联,这样不但减小了损耗峰的带宽,而且这种LPFG折射率传感器的分辨率可以达到1.97×10^-9,分辨率提升了接近3个数量级。论文第三章提出了一种基于重叠双峰（Superimposed dual-peak,SDP）的新型波长调制型LPFG液面传感器,该液面传感器克服了传统LPFG液面传感器无法设计成波长调制型的缺点。这种基于重叠双峰的液面传感器的本质原理是双峰谐振效应,通过设计光纤光栅的周期和长度使得两组双峰发生叠加,从而产生重叠双峰。实验结果显示该液面传感器的传感特性与理论仿真的结果非常吻合。通过对实验数据分析得到的结果显示,该液面传感器的分辨率可达10^-3mm,相较于已报道的液面传感器的分辨率提高了2个数量级。论文第四章从包层模有效折射率的定义出发,重新审视了“模式转换”现象,并进一步研究了有关“模式转换”的传感特性。对于一些缺乏理论支撑的概述予以修正,并将“模式转换区”重命名为“模式垒区”。通过深入研究,提出了关于模式垒区的两个新传感特性,分别是双峰谐振特性和包层模式耦合系数灵敏度增加的特性。这两种特性对于LPFG传感器灵敏的提升具有重要意义。此外,模式垒区也是设计高灵敏度光纤光栅传感器的方法之一,为镀膜光纤光栅折射率传感器的设计提供理论指导。论文第五章结合模式垒区和薄包层FBG设计了一种透射型FBG折射率传感器。该传感器具有模式垒区和薄包层FBG两者的优点,从而进一步优化了FBG对环境折射率的灵敏度。通过研究薄膜层的最优厚度与包层半径之间的关系得到了两者匹配的关系式,这对实际中FBG折射率传感器的起到重要的指导作用。论文第六章对文中的工作进行总结,归纳了全文的关键性结论,同时指出文中工作的不足,并展望折射率传感器未来的发展方向。