光纤光栅是一类新型的无源器件,它具有外形轻巧、不易受电磁干扰、耐腐蚀、损耗低、复用性好、能够与光纤无缝耦合等优点,能在光纤通信和传感领域有十分广泛的应用。其中,倾斜光纤光栅（Tilted fiber Bragg grating,TFBG）作为光纤光栅家族的新兴成员,其具有光栅栅面的波矢方向和光纤轴向方向存在一定的夹角的特殊结构,产生了纤芯与包层之间的复杂模式耦合,因此对外界环境响应灵敏,故广泛应用于传感领域。胆固醇是人体和动物组织细胞中不可或缺的重要物质,胆固醇溶液浓度的检测在生物医学领域具有非常重要的作用。本文基于倾斜光纤光栅的传感机理,通过理论分析,模拟仿真和实验设计了一种简单、高效的倾斜光纤光栅传感器,用于胆固醇溶液浓度的传感检测,并探究温度变化对其浓度传感的影响,提出了解决TFBG包层模对温度和浓度交叉敏感问题的方法。研究结果为胆固醇溶液的检测提供了一种简便的新方法,为以后研究脂溶性溶液提供了参考。本论文主要内容如下:1.利用Opti Grating光学仿真模拟软件对倾斜光纤光栅的透射光谱进行仿真模拟,分析了光栅倾角、光栅长度、光栅周期、纤芯半径、包层半径等结构参数对倾斜光纤光栅的透射光谱的影响,总结了各参数之间的相互补偿作用,并仿真研究了倾斜光纤光栅对外界环境折射率变化的传感特性。结果表明纤芯模的谐振波长和谐振峰的透射损耗均不受外界环境折射率的影响,而包层模的谐振峰随着外界环境折射率的增加,包层模的有效面积逐渐减少,谐振波长往长波长方向漂移。2.设计了一种简单、实用的基于倾斜光纤光栅的传感器用于检测目标浓度范围为0.2～4.0 mg/ml的胆固醇溶液。嵌入纤芯的TFBG使得产生的多个包层模与芯模之间发生耦合,在传输光谱中产生大量的谐振峰,可以用于感知外界环境的变化。结果表明随着胆固醇溶液浓度增加,折射率增大,包层模谐振波长随胆固醇溶液浓度的增加往长波段方向漂移,其灵敏度为0.12325 nm/（mg/ml）。基于胆固醇溶液传感实验探究了外界温度变化对浓度传感的影响,在25℃—70℃的温度范围内,随着温度的升高,谐振波长均往长波段方向漂移,倾斜光纤光栅的包层模和纤芯模对温度的敏感性基本相似,且线性良好,因此通过TFBG纤芯模与包层模的差分波长来消除温度对溶液浓度测量时的干扰,可解决TFBG包层模对温度和浓度交叉敏感问题。