光纤光栅作为一种重要的无源光器件，以其独特的性能和优势被广泛应用于光纤通信与传感领域。光纤光栅的制备技术在不断丰富、完善和发展，目前应用广泛的紫外曝光法，利用相位掩模板实现了光纤光栅的工业批量化生产，但紫外曝光法依赖光敏性成栅，对光纤种类有一定限制。CO2激光脉冲写入法利用激光热加工原理实现光纤局部的折射率调制，对光纤种类无限制，无需对光纤进行载氢、退火等处理，操作灵活简便，得到了广泛关注。本课题组已对CO2激光脉冲写入法制备光栅的理论进行了深入的研究，在此基础上，本论文研究CO2激光脉冲在单模光纤和光子晶体光纤上制备长周期光栅和超长周期光栅，并探索长周期光栅和超长周期光栅的传感应用。具体进行以下研究工作：首先，介绍长周期和超长周期光纤光栅的发展历程及制备方法，阐述长周期和超长周期光纤光栅的传感特性及其在传感领域的应用。其次，研究CO2激光脉冲制备光纤光栅的成栅机理，根据成栅机理确定应用在耦合模理论基础上发展起来的局域耦合模理论作为本文的理论分析方法。再次，系统的研究CO2激光脉冲刻写光纤光栅的制备技术，搭建光纤光栅制备的系统平台，深入研究整个光栅制备工艺，分析光栅制备过程中扫描时间、激光功率、扫描次数、光栅周期等因素对光栅制备的影响。最后，使用所搭建的系统平台在单模光纤和柚子型光子晶体光纤上制备长周期光栅和超长周期光栅。研究长周期光栅和超长周期光栅进行温度、轴向应力和折射率传感测量的机理，测量实验制备的四种光栅的温度、应变、折射率传感特性，对比分析测量结果。