近年来,光纤光栅传感器是传感器领域的研究热点,广泛应用于工业、生物医学、石油化工等。倾斜光纤光栅作为光纤栅大家族的一员,有着独特的优点,对其研究也越来越多。目前对倾斜光纤光栅的研究主要集中于倾斜短周期光纤光栅(也称倾斜布拉格光纤光栅或闪耀光纤光栅,TFBG)的研究,对倾斜长周期光纤光栅(TLPFG)的研究较少。本文将TPFG与TFBG级联在一起,呈现出不同于单一TLPFG与TFBG的特性,对研究倾斜光纤光栅有着重要的意义。本文就TLPFG、TFBG、级联TLPFG和TFBG(CTLBFG)的理论、仿真、实验、传感应用展开了一系列的研究工作。论文第一章简述了倾斜光纤光栅的分类与研究现状,介绍了多种与倾斜光纤光栅级联的结构,重点详细介绍了级联长短周期光纤光栅理论分析方法和特性。引出了本文课题的提出背景,给出了本文的内容以及结构安排。第二章研究了倾斜光纤光栅的耦合模理论,结合TLPFG与TFBG耦合方程,推导了TLPFG与TFBG的传输矩阵。分析了CTLBFG的耦合机制,对TLPFG和TFBG的传输矩阵进行改写,得到整个CTLBFG的传输矩阵。第三章为镀膜CTLBFG传感特性的仿真模拟,分析了光栅参数、薄膜参数、环境折射率对反射谱的影响,提出了镀膜CTLBFG灵敏度优化方案。最后理论研究了温度、弯曲对CTLBFG的影响。第四章结合第二章理论,实验上刻制了满足CTLBFG要求的TLPFG与TFBG,得到CTLBFG的反射谱,与理论模拟结果基本一致。另外分别对TLPFG、TFBG与CTLBFG的温度、弯曲和折射率的响应进行实验探索。结果显示TLPFG的2阶包层模拥有较1阶包层模高的折射率灵敏度、低温度响应;1阶与2阶包层模对弯曲都有良好的灵敏度;CTLBFG的两反射峰对弯曲、温度和折射率都有一定响应,且互耦合反射峰比布拉格反射峰传感性能更优秀。第五章提出了级联CTLBFG和FBG传感结构,拓展了CTLBFG在多参量传感上的应用。给出了整个结构的传输矩阵,模拟了其反射谱。结合整个结构的耦合机制,提出了基于波分复用的级联CTLBFG和FBG多点压力和多参量传感设计。CTLBFG拥有体积小、传感范围广、灵敏度高和多参量传感等特点,集合了TLPFG与TFBG的优点,相信今后会在光纤传感领域中有着重要的应用。