地下环境污染日益严重,影响动植物生存和人类的健康生活。为了针对性地防治,要对污染状况进行准确检测或监测。但是,目前的检测或监测方法只能确定污染介质的种类,而不能对污染介质进行定量判断。利用长周期光纤光栅对外部环境折射率变化有较高的敏感性,结合纳米镀膜技术增加传感器的选择性和灵敏度,可以实现对地下环境污染气体和液体介质的准确测量。本文根据地下环境的污染状况,提出利用普通长周期光纤光栅的折射率传感特性和长周期光子晶体光纤光栅倏逝波传感特性进行传感,采用仿真软件进行光纤光栅的结构参数优化设计。主要内容如下:(1)地下环境污染的主要来源是人类的生产、生活产生的废气和废液,根据地下环境土体污染机制和地下结构的腐蚀机制,得出监测的目标有气体浓度、离子浓度、pH值和湿度等。(2)利用光纤仿真软件Optigrating对长周期光纤光栅不同结构参数,如光栅的长度、周期、倾角,进行仿真,得到最佳刻写参数。探究长周期光纤光栅的温度、应变传感特性,为设置温度补偿和应力补偿提供依据,解决地下复杂环境交叉传感问题。模拟相对湿度、pH值、气体环境,建立了透射光谱中心波长与相对湿度、pH值、气体浓度的关系。给出了LPG温度传感灵敏度,应变传感灵敏度,折射率传感灵敏度。(3)利用MODE Solutions光子设计和分析软件对光子晶体光纤包层结构参数模拟优化,找到最佳参数为4环圆形排列空气孔,直径为2.0μm,间距为6.0μm,光栅的周期为705.3μm。得到的传感器的重叠功率为12.48%,相应的传输损失为10.39 dB/cm,传感灵敏度为0.0869。