我們知道，光柵的Bragg波長λB由下式?jīng)Q定：

　　λB=2nΛ (1)

　　式中，n為芯模有效折射率，Λ為光柵周期。當(dāng)光纖光柵所處環(huán)境的溫度、應(yīng)力、應(yīng)變或其它物理量發(fā)生變化時(shí)，光柵的周期或纖芯折射率將發(fā)生變化，從而使反射光的波長發(fā)生變化，通過測(cè)量物理量變化前后反射光波長的變化，就可以獲得待測(cè)物理量的變化情況。如利用磁場(chǎng)誘導(dǎo)的左右旋極化波的折射率變化不同，可實(shí)現(xiàn)對(duì)磁場(chǎng)的直接測(cè)量。此外，通過特定的技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)力和溫度的分別測(cè)量，也可同時(shí)測(cè)量。通過在光柵上涂敷特定的功能材料(如壓電材料)，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)電場(chǎng)等物理量的間接測(cè)量。

　　1.啁啾光纖光柵傳感器的工作原理

　　上面介紹的光柵傳感器系統(tǒng)，光柵的幾何結(jié)構(gòu)是均勻的，對(duì)單參數(shù)的定點(diǎn)測(cè)量很有效，但在需要同時(shí)測(cè)量應(yīng)變和溫度或者測(cè)量應(yīng)變或溫度沿光柵長度的分布時(shí)，就顯得力不從心。一種較好的方法就是采用啁啾光纖光柵傳感器。

　　啁啾光纖光柵由于其優(yōu)異的色散補(bǔ)償能力而應(yīng)用在高比特遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)中。與光纖光柵傳感器的工作原理基本相同，在外界物理量的作用下啁啾光纖光柵除了△λB的變化外，還會(huì)引起光譜的展寬。這種傳感器在應(yīng)變和溫度均存在的場(chǎng)合是非常有用的，啁啾光纖光柵由于應(yīng)變的影響導(dǎo)致了反射信號(hào)的拓寬和峰值波長的位移，而溫度的變化則由于折射率的溫度依賴性(dn/dT)，僅影響重心的位置。通過同時(shí)測(cè)量光譜位移和展寬，就可以同時(shí)測(cè)量應(yīng)變和溫度。

　　2.長周期光纖光柵(LPG)傳感器的工作原理

　　長周期光纖光柵(LPG)的周期一般認(rèn)為有數(shù)百微米，LPG在特定的波長上把纖芯的光耦合進(jìn)包層：λi=(n0-niclad)?Λ。式中，n0為纖芯的折射率，niclad為i階軸對(duì)稱包層模的有效折射率。光在包層中將由于包層/空氣界面的損耗而迅速衰減，留下一串損耗帶。一個(gè)獨(dú)立的LPG可能在一個(gè)很寬的波長范圍上有許多的共振，LPG共振的中心波長主要取決于芯和包層的折射率差，由應(yīng)變、溫度或外部折射率變化而產(chǎn)生的任何變化都能在共振中產(chǎn)生大的波長位移，通過檢測(cè)△λi,就可獲得外界物理量變化的信息。LPG在給定波長上的共振帶的響應(yīng)通常有不同的幅度，因而LPG適用于多參數(shù)傳感器。