光纤光栅是在直径约为10微米的单模光纤纤芯及包层上周期性的加上紫外光条纹。这些紫外光条纹主要是用波长为248nm或193 nm的准分子激光经干涉或透过相位光照射而成的。干涉条纹将在纤芯形成周期性的折射率变化，当入射光波波长满足布拉格条件时，其反射光将沿原光路返回而形成光滤波器。
目前为止，光纤光栅的写入技术已经发展的比较成熟了，其中“全息相干法”和“相位掩模法”是应用最广的两种光纤光栅制作工艺。
1.全息相干法是最早用于横向写入制作光纤光栅的一种方法。此方法是由一束入射紫外光经过分光镜分成两束相干光，相交于光纤纤芯上，形成按正弦分布的明暗相间的干涉场，光纤经过一定时间的照射后，纤芯内部的折射率将发生周期性的变化，这种变化的周期和紫外干涉条纹的周期是相同的，干涉条纹间距由两束光的夹角决定。
干涉法的优点是灵活性大，光栅的布拉格波长可以通过改变入射角进行调节，而且所需的光学元器件简单。缺点是对光源的空间相干性和时间相干性要求比较高，对光路的稳定性也有苛刻的要求。
2.相位掩模法是将光敏光纤贴紧相位光栅掩模，利用相位光栅掩模近场衍射所产生的干涉条纹在光纤中形成周期性扰动的折射率，从而形成光纤光栅。在紧贴光纤前放置一个石英制作的相位掩模光栅，模板的材质为石英玻璃，其上表面为光学平面，下表面是在光学平面上通过蚀刻形成浮雕层。衡量掩模性能的除了尺寸和刻痕的均匀性外，最重要参数是零级和
1级的衍射效率，具体地说零级衍射效率越低、1级越高则模板的质量越好。用来制光栅的模板通常要求零级衍射效率小于5%，而一级衍射效率大于35%。紫外光透过掩模光栅照射光纤上，其一级衍射光束在光纤上形成条纹，从而将所需结构写入光纤。
相位掩模法的优点是产生的光纤光栅周期为掩模光栅周期的一半，与入射光无关，因此对光源的相干性要求不高并目_稳定、易于准直，重复性好，可以简化光纤光栅的制作系统，大大降低了制作的复杂性和成本。其缺点为制作掩模复杂，通用性差。
一个光纤布拉格光栅包括了折射率具有周期性变化的单模光纤纤芯。这些相位边缘垂直于光纤的纵轴并且有恒定周期的均匀光纤光栅的类型是大多数布拉格光栅结构的基本构建模块。图1显示了当输入为一个宽带光源时（BBS）的反射信号和传输信号的例子。
反射信号和传输信号的例子。
图1 传输信号和反射信号
根据布拉格法则，光栅只能反映特定波长的公式如下所示：
（1）
图2 光纤光栅传感器示意图
布拉格波长取决于应变和温度的变化公式如下：
硅的热膨胀系数和热光系数已知分别为0.55 10-6/℃和8.6 10-6/℃。这个理论的结果取决于温度约为13.7pm/℃，波长位移接近1550纳米时的波长的变化。
光纤Bragg光栅传感器的工作原理是借助于某种装置将被测参量的变化转化为作用于光纤Bragg光栅上的温度或应变的变化，从而引起Bragg波长的变化。通过建立并标定光纤Bragg光栅的温度或应变响应与被测参量变化的关系，由Bragg波长的变化测量出被测量的变化。在实际应用中，关键的问题是如何精确地解调出有用的信号，这在很大程度上决定了解调系统的分辨力、便携性、可靠性和成本。因此，必须根据实际工程应用对精度的要求选择一种合理的解调方法并设计出一种合理的解调装置。常用的解调方法有光谱分析法、滤波法、波长扫描法等。我们这里采用波长扫描法来实现解调。
如图3所示，从宽带光源发出的光经耦合器到达传感光栅，以Bragg波长为中心的窄带光波被光栅反射，经耦合器后进入光谱仪。可以直接从光谱仪中观察反射光谱的特性，如带宽、峰值位置、谱的形状等。当传感光栅受到外部微扰时，反射谱的特性就会发生变化，如峰值位置、谱形的变化等，所以从光谱仪中光反射谱特性的变化可获得传感光栅上所受外部微扰的信息，或者利用光谱仪监测光纤光栅的透射谱，同样可以确定扰动信息。
图3基于光谱仪直接解调原理图
光学滤波法解调的基本原理是：在光纤光栅的输出光路中安置滤光器，滤出与被测量相应的波长偏移。线性滤波法和可调谐光纤F-P滤波法是常用的两种基本滤波方法。线性滤波法是一种便携式的波长检测方法，其原理如图2.4所示：来自FBG的布拉格反射光经3dB耦合器C2分为两束，分束比为M/N，其中一路光经光谱透过率为线性函数F（λ）的滤光器后作为信号光Is，为光电探测器D1接受;另一路作为参考光Ir直接为探测器D2接受。图4中L为光源，C为定向耦合器，D为光探测器。F(λ)=A(λ-λ0)，式中A为线性滤光器的斜率，λ0为零输出(F(λ)=0)波长。两路信号经放大后相除，式中λB为FBG的标准布拉格波长，Δλ为FBG的波长偏移。
图4线性滤波法解调原理图
可调谐光纤Fabry-Preot(F-P)腔滤波法如图5所示，可调谐F-P腔可以作为一个窄带滤波器，在一定波长范围内，若以平行光入射到F-P腔，则只有满足相干条件的某些特定波长的光才能发生干涉，产生相干极大。利用F-P腔的这个特性可以对FBG传感器的反射波长进行检测。从宽带光压发出的光经隔离器至FBG传感器[9]。FBG传感器反射回的光经过一个3dB耦合器引入到可调谐F-P腔中。从光纤入射的光经透镜L1变成平行光入射到F-P腔，出射光经透镜L2汇聚到探测器上。构成F-P腔的两个高反射镜中的一个固定，另一个可运动且背面贴有一个压电陶瓷。给压电陶瓷施加扫描电压，压电陶瓷产生伸缩，从而改变F-P腔的腔长，使透过F-P腔的光的波长发生改变。若F-P腔的透射波长与FBG的反射波长重合，则探测器能探测到最大光强，此时给压电陶瓷施加的电压V就代表了FBG的反射波长 。
图5可调谐F-P腔滤波法解调原理图
如图6所示，波长扫描法是一种极具前途的光波长调制解调方法，它的基本原理是用一波长与光纤光栅光谱接近，谱宽小于布拉格反射光的谱线宽度的可以调谐的激光光源，通过调谐激光的输出波长进行光谱扫描。由于FBG仅对单一波长进行反射，因此，也只有当λ=λB（光栅中心波长）时，后向布拉格反射光才在探测器上产生强输出，通过可调谐滤波器将窄带光源的中心波长锁定在该状态即可以测知λB。当布拉格波长受外界信号调制偏移至λB时，光源L的波长亦随之调协至λ=λB。也可设置一个参数与传感FBG完全相同的参考FBG，通过调谐参考光栅的布拉格反射波长追踪传感FBG到中心波长，直至两光纤光栅的中心波长相等时产生强输出，则参考FBG的中心波长值即为测得值。
图6波长扫描法解调原理图
