光纤光栅是光通信、光传感及光信息处理等领域最为重要的光无源器件之一。此外,光纤光栅,尤其是长周期光纤光栅(LPFG)还对外界折射率的变化很敏感。由于折射率传感在生化应用方面的重要性,如环境监测、医学诊断、石油化工等方面,所以基于折射率传感的光纤光栅生化探测技术正处于不断深入的研究之中。本文以长周期光纤光栅为研究对象,针对其基本特性、传感应用等问题进行了理论探讨和数值分析,主要内容包括:阐述了光纤光栅、长周期光纤光栅传感器的发展和研究现状;用耦合模理论分析了长周期光纤光栅的光谱特性,分析研究了光栅参数对其透射谱的影响;介绍了利用长周期光纤光栅进行传感测量的理论基础,并对它们在传感测量过程中温度灵敏度和应变灵敏度系数进行了详细的分析;提出了单端反射式镀金属薄膜的长周期光纤光栅传感设计,突破了传统长周期光纤光栅只能进行透射测量的局限。建立了基于CO2激光器的长周期光纤光栅制作系统,并实验制作了长周期光纤光栅折射率传感器,对它们的传感特性进行了具体的实验研究。实验发现不同的金属膜显示了不同的折射率敏感度,不同的金属膜厚度也具有不同的敏感度,被测环境折射率越接近光纤包层的折射率,折射率传感器灵敏度越高。具有金属薄膜的单端反射式LPFG比传统透射式LPFG具有更高的折射率测量灵敏度。