采用耦合模理论分析了光纤布拉格光栅(FBG)反射偏振相关损耗(RPDL)峰位置与轴向力和侧向力的关系,进而通过相关灵敏度系数矩阵,应用单根FBG实现对轴向力和侧向力的同时测量,从而得到结构体内部二维力及二维应变信息。实验测得,(RPDL)左峰和右峰的轴向力灵敏度分别为0.986 2nm/N和0.986 7nm/N,侧向力灵敏度分别为0.007 1nm/N和0.000 5nm/N,轴向力和侧向力测量精度分别为±0.01N和±0.51N。本文方法核心传感元件简单,稳定性好,精度高,易于实现,为检测材料内部结构变化提供了新方法。