提出了一种基于图像探测的轨道角动量（OAM）模间干涉型少模光纤温度传感器，研究了基于OAM模间干涉的少模光纤传感器的传感机理和解调原理，并对传感器的传感性能和抗干扰能力进行了分析。结果表明，利用OAM模式携带的相位信息，可直接通过处理光纤输出端的干涉图像获得温度变化，且解调结果和模间相位差的关系是线性的。同时传感器的温度灵敏度独立于光纤模式自身的强度变化，不易受到外界光噪声的影响，具有比基于线偏振模的模间干涉传感器更好的稳定性和可靠性。

本文提出了一种磁流体包覆的无芯-三芯-无芯光纤结构的磁场传感器。将两段2 mm的无芯光纤熔接在50 mm的三芯光纤两端, 并将此结构插入70 mm长的毛细管中, 通过向毛细管里注射磁流体, 使无芯-三芯-无芯这一结构浸没在磁流体里。无芯光纤用来激发三芯光纤的包层模, 并实现模间干涉。通过测量透射谱波谷波长的漂移或探测透射谱波谷的强度损耗可以实现对磁场强度的检测。实验结果表明: 该传感器在磁场强度为8~16 mT内, 透射谱的特征波长漂移随之线性变化, 在1 606 nm附近的波长漂移灵敏度为68.57 pm/mT; 该波长附近的透射谱强度损耗变化在相同的磁场强度范围内呈现良好的线性度, 对应的强度灵敏度为0.828 7 dB/mT。该传感结构制作简易, 灵敏度高, 成本低廉, 在磁场传感领域中有一定应用价值。

提出并制作了一种基于多模干涉的在线型光纤迈克耳孙干涉仪,干涉仪由多模光纤熔接单模光纤构成。光从单模光纤进入多模光纤时,由于纤芯失配会激发出多个高阶模,这些高阶模与纤芯基模在多模光纤中耦合并发生模间干涉。制作的传感器样品的干涉谱条纹清晰,对比度高。液体折射率传感和温度响应特性实验结果表明在1.3333~1.3796 RIU的折射率范围内,干涉仪的液体折射率灵敏度为-92.43 dB/RIU;在25~75 ℃的水温范围内,干涉仪的液体温度灵敏度为0.01 dB/℃。传感器结构简单,易于制作,成本低廉,其探针式结构在生物医学、石油化工等领域有一定的应用前景。

基于模间干涉原理,将单模-多模-单模(SMS)光纤结构运用于光纤安防系统中。以多模光纤为传感光纤,结合小波变换处理,实现对外界振动入侵事件的探测。理论分析了多模光纤的模间干涉原理,并分别将两路传感光纤置于围栏和铺设在地面上,对几种振动入侵事件进行实验分析。研究结果表明:该结构型传感器能够快速有效地探测到振动入侵信号,在光纤安防领域中具有较好的可行性。该结构型传感系统由于其结构简单、成本低廉等优点,在光纤安防系统中具有重要意义。

为了简化光纤液位传感器的设计与制作工艺, 提出了一种基于纤芯失配模间干涉的在线型光纤迈克耳孙干涉仪, 由单模光纤熔接一段细径光纤构成。单模-细径光纤熔点处充当耦合器, 激发出光纤高阶包层模, 纤芯基模与高阶包层模被细径光纤端面反射后传输至单模光纤产生模间干涉并输出。传感器干涉条纹清晰、对比度高, 对环境液位改变敏感。对细径光纤长度为12 mm的传感器进行了不同溶液液位和温度响应特性的实验研究, 实验结果表明在0~9 mm 的液位变化范围内, 干涉谷波长与液位呈线性关系, 水液位灵敏度为－0.116 nm/mm, 质量分数为4.7%的 NaCl溶液液位灵敏度为－0.129 nm/mm；在20~80 ℃的水温变化范围内, 干涉谷的温度灵敏度为0.038 nm/℃。传感器结构简单、制作简便, 而且成本低廉, 在石油化工等领域具有较好的应用前景。

本文使用火焰熔融拉锥的方法，通过控制火焰的高度及拉锥速度，成功制备了具有微拱型渐变区的新型微纳光纤器件。理论计算表明，微拱型渐变区有利于激发出强度相当的高阶微纳光纤传输模式，从而增加了传输光谱中由模间干涉导致的透射谷的深度。实验表明，该新型微纳光纤器件透射谷深度达到18 dB，当轴向应变量增加时，透射谷向短波长方向移动，轴向应变灵敏度为-13.1 pm/με，比光纤光栅应变传感器提高一个数量级，是传统直线型微纳光纤灵敏度的3倍，线性度为99.15%。这种具有微拱型渐变区的微纳光纤器件具有灵敏度高、机械性能好以及便于与现有光纤系统集成等优点。并且结构简单，易于制备，可广泛应用于各种物理、化学和生物传感和探测领域。

为了解决光纤传感器中普遍存在的温度和应变交叉敏感问题，基于少模光纤的模间干涉原理，研究了LP01和LP02模式干涉的应变和温度传感特性，详细分析了模间干涉传感的相位灵敏度理论。结合少模光纤的数值仿真结果，设计了一种温度不敏感的应变传感少模光纤，其纤芯直径为15.1 μm，在1550 nm下纤芯折射率为1.4512，包层折射率为1.444。搭建了实验系统来研究少模光纤温度和应变传感特性，结果表明：理论计算能够较好地预测实验结果；少模光纤在0~600 μm范围内，应变的相位灵敏度为0.0196 rad/μm，在30~330 ℃范围内，对温度不敏感，可有效改善温度和应变的交叉敏感问题。

多模光纤模间干涉传感器因其自身结构简单、成本低廉、重量轻、灵敏度高、集成度好、不受电磁干扰等优点成为光纤传感器的研究热点，广泛应用于大型结构安全监测中应力、温度、振动、位移等物理量的测量。多模光纤模间干涉传感器的研究主要以迈克耳孙干涉和马赫-曾德尔干涉为主。传感器的传感臂由单模光纤和多模光纤构成，通过不同光纤的熔接实现模式耦合。通过腐蚀传感光纤并涂覆相应的敏感材料，实现折射率、浓度、磁场等物理量的测量。光纤模间干涉传感器的制作主要是传感光纤、光纤熔接方式的选择及参数的优化。综述了近年来国内外多模光纤模间干涉传感器的研究进展并分析了各自的优缺点。

提出了一种基于光纤锥的在线型光纤马赫曾德干涉仪式折射率传感器.传感器是在一根单模光纤上使用光纤熔接机拉制出两个光纤锥，光纤锥的直径为43.7 μm，长度为480 μm.干涉仪中光纤锥充当光纤耦合器，激发出光纤高阶模，并将高阶模耦合进单模光纤使之与纤芯基模形成模间干涉.被环境溶液的折射率、温度的变化改变模式间相位差，将导致干涉仪的传输光谱发生漂移，从而实现传感测量.实验结果表明：当环境溶液的折射率变化范围为1.335~1.403RIU时，传感器的折射率灵敏度为－128.233 nm/RIU；当水溶液的温度变化范围为30~75℃时，传感器的温度灵敏度为0.111 nm/℃.该传感器具有制作方法简单、灵敏度高、成本低等特点，可应用于生物传感测量.

提出了一种基于模间干涉原理的双空气孔保偏光子晶体光纤弯曲传感方法。采用有限差分光束传播法对保偏光子晶体光纤弯曲传输特性进行了仿真研究，给出了在弯曲调制时两个低阶偏振模干涉产生的双边瓣归一化光强与弯曲半径的关系，讨论了波长变化对弯曲传感灵敏度的影响，并对所设计的弯曲传感器进行了实验研究。研究结果表明：基于模间干涉技术的双空气孔光子晶体保偏光纤弯曲传感器在10~30 mm 的弯曲半径范围内具有良好的线性度和检测精度。