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光纤长周期光栅作为一种常见基于光纤光学模式耦合的光纤传感和通信器件,广泛应用于光纤带阻滤波器、增益均衡器、光分插复用器、光开光、光纤模式转换和色散补偿器等光纤通信领域中。对于传感而言,光纤长周期光栅的谐振峰和幅值对外界环境非常敏感,在温度,应变,扭转,折射率,非线性测量,生物与化学传感,多参数测量等光纤传感领域中也是被受关注。另一方面,随着光纤器件的发展,如何开发新型光纤器件逐渐引起了人们的关注。微纳光纤长周期光栅与扭转长周期光栅作为两种新型的光纤器件,结合了长周期光栅与各自的特点,在实现光纤器件的集成化、结构的微型化、功能的多样化上起了非常大的作用,推动了光纤技术的发展。本论文结合了光纤长周期光栅的制作与发展趋势,主要针对目前研究比较多的微纳与扭转长周期光栅,提出了采用电弧放电制作光栅的方法,并研究其光谱与传感特性。不仅在制作工艺上实现自动化、灵活、造价低廉,重复性好、而且形成的光栅光谱特性和传感特性优良,为新型光纤器件的微加工工艺和放电加工工艺研究提供了一种全新的思想和方法,可以说都是非常具有吸引力。本论文的研究主要包括如下方面内容:（1）本文首先分析了基于光纤长周期的耦合模理论,再者从理论上分析了微纳光纤长周期高折射率传感和低温度灵敏度特性,经理论分析结果与实验结果得到很好的吻合,还进一步理论探讨了提高折射灵敏度的方法。（2）提出采用电弧放电的微加工方法制备了一种微纳光纤长周期光栅,该部分工作主要包括:（1）区别于以往采用CO2和飞秒激光器刻写的微纳光纤长周期光栅结构,实现了只有光纤基模与对称模式LP02（HE12）模式的耦合,在实验中,只需要11周期就能制作出高达30 dB的谐振峰和光谱小于1.0 dB的传输损耗的微纳光纤长周期,光谱性能良好。采用新方法制作的微纳光纤长周期光栅,优势在于高的重复性,稳定性,灵活性和较低的生产成本。（2）实现了微纳光纤长周期光栅的高阶衍射,采用了光栅周期为400μm1000μm的大周期,克服了由于激光光斑或电弧的作用区域尺寸而可以使用的最小周期所引起的周期限制。（3）通过实验发现,采用电弧放电的微纳光纤长周期光栅,同时具有较高的折射率（Refractive Index:RI）灵敏度和较低的温度系数,便于实现新型生化折射率传感器的制作。（3）基于电弧放电法制备了低损耗、高重复性、程序化的扭转全固带隙光纤。克服了搭建复杂的精确的光学平台和光学系统对准问题,具有较好的重复性和稳定性。我们解释了其光栅形成原理,其谐振效应主要来自于纤芯带隙导光模式和包层模式之间的耦合,并测试了扭转、拉力、折射率、温度等传感特性。进一步,也基于电弧放电法制备了扭转单模光纤的长周期光栅及其级联长周期光栅器件;此外,我们将扭转效应与紫外刻写技术相结合,制作了取样光纤光栅,该方法具有刻写效率高和易于制作等优点。这些结构在光纤传感,光纤通信,光纤激光器和可调光纤滤波器,光学轨道角动量,等领域都具有良好的应用前景。