光波导化学传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、抗电磁干扰、便于集成等优点，在化学传感领域中占有越来越重要的地位。发展新的传感技术，降低传感成本是目前光波导化学传感领域研究的热点之一。本论文利用低成本的溶胶一凝胶技术制备条波导和波导环形谐振腔，对波导环形谐振腔的特性进行了理论分析，采用简单的条波导Sagnac环和波导环形谐振腔进行气体传感。并用溶胶-凝胶技术制备敏感材料，开发了一套基于荧光猝灭效应的溶解氧传感系统。本文的主要内容包括以下几个方面：　　 环形谐振腔Q值较高，用作传感时，有很高的灵敏度。本论文首先从传输矩阵出发，分析了波导环形谐振腔的传输特性；讨论了波导参数及工作波长等因素对环形腔传感时灵敏度的影响，为设计和制作环形谐振腔传感器打下了基础；并对有源波导环形谐振腔在传感和产生毫米波方面的应用进行了分析。　　 利用溶胶-凝胶法制备条波导和波导环形谐振腔。溶胶-凝胶条波导的多孔结构在吸收了气体后双折射会发生变化，利用这一特性，提出了一种简单的传感结构：将条波导接入光纤Sagnac环中，利用条波导的双折射随乙醇蒸汽浓度变化而变化的特性测量乙醇蒸汽的浓度。采用Jones矩阵方法，分析了条波导Sagnac结构的输出特性，并给出了解析表达式。测量了不同浓度乙醇蒸汽下的透射光功率，发现二者变化呈正弦关系。实验中发现条波导的双折射与乙醇蒸汽浓度呈亚线性关系，从实验数据拟合得到所制备的条波导的双折射对乙醇浓度的响应为Δn≈4.4×10-6/100ppm，测量了信号变化的时间演变特性，典型的上升和下降时间常数分别为3min和12min。　　 波导环形谐振腔的高Q值决定了其在传感时的高灵敏度。利用环形谐振腔谐振波长随周围气体浓度的变化而移动的特性进行挥发性有机化合物传感。测量了在不同物质、不同浓度的挥发性有机化合物蒸汽气氛下波导环形谐振腔的传输光谱的敏感性。发现谐振波长随甲醇、乙醇、丙醇等醇类化合物，以及丙酮、甲醛等蒸汽浓度的上升面向长波方向移动，具有高的灵敏度；发现两者基本上呈线性关系。其中，对丙醇最敏感，灵敏度达到1.403pm/ppm。对甲烷和二甲苯也有微弱反应，但是灵敏度很低。也测量了水蒸汽对传输谱特性的影响。论文对于敏感性的机理进行了讨论。　　 在进行上述工作的同时，还开发了一套利用荧光猝灭效应进行溶解氧传感的实验装置。采用邻啡咯啉钌作为荧光指示剂，用上述的溶胶-凝胶法制备用于溶解氧传感的敏感材料，选用聚甲基丙烯酸甲脂塑料光纤作为传光和传感原件，将传感头做成U型以提高灵敏度，通过荧光寿命与溶解氧浓度的关系来测量水中溶解氧的浓度。实验测得荧光寿命与溶解氧浓度之间并不符合S-V方程，而是呈现亚线性关系，提出了双层模型来解释这一实验现象。实验研究了U型光纤弯曲半径、荧光物质邻啡咯啉钉浓度和敏感材料的退火时间对系统灵敏度的影响。