光传感技术作为光学信息科学技术的一个重要研究方向,凭借着灵敏度高、检测迅速和可靠性高等优势,在工业生产、生命科学、环境监测等领域有着十分重要的应用。光波导传感器具有制造简单、易于集成等优点,一直以来是光学传感领域的研究热点之一。本文在光波导结构基础上结合光栅结构,设计了周期性纳米光栅波导传感结构,分析了结构参数对传感特性的影响,并且探索其在检测传感等方面的应用。论文的主要内容包括:首先,介绍了平板波导基本理论,以及表面等离子激元和表面等离子体波导的基本理论和基本性质,并从理论出发研究波导的电磁场模式和传输特性,为下面传感结构的设计和研究提供一定的理论基础。其次,结合光栅模型,将波导层作为传感层,设计了一种周期性纳米介质光栅波导传感结构,简单阐述了电磁波的传输过程,利用平板波导理论建立了传感层折射率与共振波长的关系,详细分析了光栅结构参数对该传感结构共振模式的影响和其传感特性。最后,利用表面等离子波的增强局域特性对周期性纳米介质光栅波导传感结构进行了改进,提出了一种周期性纳米金属光栅波导传感结构,同样阐述了电磁波的传输过程,建立了传感层折射率与共振波长的关系。之后对金属层厚度进行了优化选择,计算了该传感器的灵敏度,发现其优于介质光栅波导传感结构的灵敏度,最后将两种传感结构应用于重油含水量的检测,后者具有较高的灵敏度,在小分子、低浓度物质的检测方面具有明显优势,可以应用于光学集成和传感器领域。