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不同于普通光纤Bragg光栅,长周期光纤光栅（Long Period Fiber Grating,LPFG）是一种周期在百微米量级的光纤光栅。由于其具有低插入损耗、高耦合效率、对环境变化敏感、无后向散射、制作简单及成本低廉等优点,在光纤通信、光纤传感及光纤激光器等领域有着广泛的应用。本文主要在理论和实验方面开展了LPFG的设计、制作及应用等研究工作,主要内容如下:（1）概述了光纤光栅的发展历程、分类标准及应用领域,介绍了LPFG的发展历程、制备方法及应用领域。介绍了目前LPFG的研究热点,包括螺旋型LPFG及其在扭转力矩传感方面的应用、基于模式转换的多模光纤LPFG的涡旋光束的产生以及基于色散补偿点的LPFG的刻写与特性研究。（2）利用耦合模理论分析了LPFG的纤芯基模与包层模的耦合特性,简单分析了均匀单模FBG和LPFG的传输谱计算方法。仿真了2μm波段LPFG的相位匹配曲线和透射谱的参数特性;理论分析了双模及少模光纤LPFG的相位关系,为后面基于模式转换的LPFG的刻写提供了理论指导;理论计算了双包层光纤长周期光栅的相位匹配关系,并对其传输谱特性进行了仿真。（3）自行搭建了基于线聚焦的连续CO2激光逐点刻写系统,详细描述了光栅刻写流程和各种类型光栅的光谱测量方法。对2μm波段LPFG的光栅参数特性进行了系统的研究;介绍了基于模式转换的LPFG的光谱及光斑测量系统,在双模及少模光纤上刻写了一系列能够实现模式转换的LPFG;详细介绍了双包层光纤LPFG的刻写及光谱测量系统,并对这种LPFG进行了初步的制作。（4）搭建了LPFG温度及液体折射率敏感特性测试系统,测量了2μm波段LPFG的温度及液体折射率特性;分析了1μm波段超宽带模式转换器的超宽带形成机理,为这种模式转换器的带宽控制提供了一种可能性,在四模光纤上刻写了LP01-LP11/LP21的模式转换器,并利用这类LPFG产生了一阶及二阶的轨道角动量模式;根据双包层光纤长周期光栅的光谱特性,通过简单切趾降低了该器件的插入损耗,并分析了其在高功率光纤激光器中受激拉曼散射抑制实验的可行性。