随着信息化时代的高速发展,生产生活中对于信息的提取和传输精度要求也越来越高。光纤传感技术将光信号作为信息的载体,传输速度快,安全性强。用光纤制得的微结构来检测外界参量的变化,充分发挥了光纤本身抗电磁干扰能力强,检测精度高,成本低廉,易于制作等优势,使得光纤传感技术高效地应用于生物、军事、航天、桥梁大坝、智能机器人等领域。针对已报道的温度、扭矩、折射率的光纤传感结构的制作成本较高或灵敏度低等问题,本文基于光纤拉锥技术、微纳光纤倏逝场特性、光纤耦合器模场特征等原理提出并研究了三种新型的高性能传感器。主要工作如下:1.首先,介绍干涉型光纤传感器的研究背景,发展现状和分类情况;讨论锥形微纳光纤和熔锥型光纤耦合器的几种制作方法,并对近几年国内外最新的研究进展和目前存在的不足之处进行分析。简单介绍了光纤传感器在温度、磁场、扭矩等物理参量检测中的应用。2.结合单模光纤的结构和导光机理,对光纤中的传光特性和导波模式进行全面阐述。依据熔融拉锥工艺对微纳光纤和熔锥型光纤耦合器的制作方法进行分析。从锥形微纳光纤的基本模型出发,理论分析了其模场特征和倏逝场特性;在此基础上研究了熔锥型光纤耦合器的几何模型,并分析了耦合模理论和耦合器的传输特性。3.设计了一种单模—多模—单模级联结构的扭矩传感器。模拟分析了多模光纤直径对光纤输出功率的影响。利用高功率输出型光纤代替传统的多模光纤,制作级联式的单模—多模—单模（SDS）的微结构。该种光纤可以激发更多的高阶模,有利于多种模式间的耦合。当光纤发生扭转时,光纤扭矩发生变化,引起了光纤中光程差的改变,使得干涉谱发生漂移,实现扭矩传感。实验结果表明,在30°-55°的旋转角度范围内,传感器的灵敏度为18.907nm/rad,线性响应度达到97.34%。4.设计了一种锥形微纳无芯光纤包覆聚二甲基硅氧烷（PDMS）的温度传感器。模拟分析熔融拉锥之后的腰锥直径对于微纳光纤的模场特征和输出功率的影响。对无芯光纤进行拉锥以制作一种级联式单模—锥形无芯—单模（SNS）的微结构。该锥区的主要功能是增强倏逝场的作用,以提高传感灵敏度。将PDMS包覆在锥区表面作为无芯光纤的包层,当环境温度发生改变,PDMS的折射率随之改变,从而引起包层和纤芯有效折射率差的改变,进而引起光程改变,导致干涉谱漂移。实验结果表明,在45℃到70℃的范围内,传感器的温度灵敏度为201.3pm/℃,线性响应度达到99.97%。5.设计了一种基于熔锥型光纤耦合器多功率输出的折射率传感器。理论分析了两根光纤的耦合强度对输出模场特性和输出功率的影响。将两根单模光纤接在不同分光比的定制耦合器上再进行缠绕熔融拉锥,使其纤芯细化、靠近并融合,两根光纤的模场互相耦合且互相影响,实现不同功率的光纤传输。利用锥区结构进行折射率检测,得到在1.335-1.399的折射率范围内,传感器的灵敏度为131.29pm/RIU,线性拟合度达到95.98%。本论文对锥形微纳光纤及熔锥型光纤耦合器的传感结构进行了理论模拟和实验探究,结合新型敏感材料（聚二甲基硅氧烷）实现了扭矩、温度、折射率等参量进行传感检测,效果显著。本论文提出的结构制作简单,灵敏度高,抗干扰能力强,具有较高的实用价值。论文研究成果在用相应方法传感其他物理量方面具有重要的借鉴作用。