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长周期光纤光栅（Long period fiber grating,LPFG）是一种重要的光纤器件,具有体积小、重量轻、抗电磁干扰等诸多优点,在现代光纤通信与传感领域发挥着重要的作用。LPFG对多种环境参量,如温度、应力、应变等敏感,尤其是对外界环境折射率（surrounding refractive index,SRI）敏感,能够实现实时、远距离、恶劣环境下的多种参数传感,使得其在环境监测、生物医学、石油化工等众多行业应用中具有不可替代的地位。提高LPFG的传感灵敏度、拓展其应用范围、消除交叉敏感是近年来LPFG领域的研究热点。本文采用原子层沉积技术（atomic layer deposition,ALD）将高折射率Al2O3、TiO2纳米薄膜镀在LPFG表面,制备出高灵敏度的折射率、温度传感器;利用级联的镀膜LPFG结构实现了对环境折射率和温度的同时测量。主要研究内容和成果包括以下方面:1、建立四层圆柱形波导模型,利用耦合模理论,采用矢量模分析法对镀高折射率纳米薄膜的LPFG进行了理论研究。讨论了镀膜LPFG对薄膜厚度、薄膜折射率、外界环境折射率的敏感特性。利用模式转换理论对镀膜LPFG增敏机制进行了详细的分析。2、采用ALD技术在LPFG表面镀高折射率Al2O3、TiO2纳米薄膜。通过实验研究了不同薄膜参数条件下,硼锗共掺的光纤上写入的LPFG对SRI的敏感特性。结果表明:镀35 nm TiO2薄膜的LPFG HE1,14模式在转换区内,SRI灵敏度达到-5000 nm/RIU,比裸LPFG提高了5倍。镀100 nm Al2O3薄膜的LPFG HE1,14模式在转换区内,SRI灵敏度达到-3000 nm/RIU,是裸LPFG的3倍。借助可调谐激光器和红外CCD摄像机,首次在实验中观察到了镀膜LPFG的包层模式转换现象。首次对镀膜过耦合LPFG的折射率敏感特性进行了研究。在环境折射率变化过程中,镀膜过耦合LPFG的对比度始终高于普通LPFG,这对于提高LPFG传感准确度具有重要意义。在锥形光纤上制备了LPFG,并镀Al2O3薄膜,与相同光栅参数、相同包层模式阶次的普通LPFG相比,镀膜锥形LPFG的SRI灵敏度提高了一个数量级。实验结果表明:拉锥与镀膜这两种工艺均能够有效的提高LPFG的SRI灵敏度。两者相结合,可以进一步提高LPFG的SRI灵敏度。3、提出了一种LPFG的温度增敏方案。在普通的通信用光纤上写入的LPFG表面镀Al2O3薄膜之后,采用硅橡胶和紫外固化胶对镀膜LFPG进行封装,利用封装材料的热光特性,有效地提高了LFPG的温度灵敏度。实验结果表明:镀200 nm Al2O3薄膜的LFPG在用硅橡胶封装后,在20℃-100℃之间,LFPG的温度灵敏度达到0.77 nm/℃,较之裸LPFG提高9倍。采用紫外固化胶作为封装材料时,在20℃-100℃之间,镀100 nm Al2O3薄膜的LFPG温度灵敏度达到1.26 nm/℃,比裸LPFG提高了15倍。研究了基于类似原理的LPFG磁场传感特性。将磁流体包覆在LPFG表面,使得LFPG对环境磁场敏感。用镀膜LPFG替代裸LPFG有效地提高了磁场灵敏度。实验结果表明:镀250 nm Al2O3薄膜的LPFG,磁场灵敏度达到120 pm/Oe,比裸LPFG提高了13倍。4、通过级联两个不同参数的镀膜LPFG,实现了温度和环境折射率的双参数同时测量。在硼锗共掺的光纤上写入双峰LPFG1,镀100 nm厚的Al2O3薄膜后,LFPG1的SRI灵敏度在转换区内达到-4800 nm/RIU。在普通通信用的光纤上写入LFPG2,镀100 nm厚的Al2O3薄膜,采用紫外固化胶封装后,在20℃-40℃之间,LFPG2的温度灵敏度达到3.2 nm/℃。LFPG1对环境折射率和温度均具有较高的灵敏度,且这两个参数（温度和环境折射率）对LPFG2共振波长的调谐作用满足良好的线性叠加特性。LFPG2对环境折射率不敏感、仅对温度具有较高的灵敏度。将上述两个LPFG级联,分别追踪各自的共振波长漂移情况,可以同时对温度和环境折射率实现高灵敏度、高分辨率、准确的测量。该传感器的温度分辨率可以达到0.0063℃;折射率分辨率可以达到64.17 10-6RIU。