微纳光纤因具备较强的表面倏逝场、信号传输稳定性高等优点;并且其结构轻巧,使其成为光学传感领域研究者偏爱的波导结构之一。此外,微纳光纤传感器还具备耐高温、耐腐蚀、抗电磁干扰、可远程操控等优点。迄今为止,许多基于微纳光纤的光学传感器已经被广泛研究,其中包括折射率、温度、湿度、应变、磁场等物理量的传感器。在各类光学传感器中,折射率和湿度的定量检测在人们的日常生活和生产活动中扮演着重要角色。因此,对高精度折射率和湿度传感器的研发显得十分必要。本文结合了微纳光纤的优点,制作并研究了基于微纳光纤的折射率和湿度这两种物理量的传感器。本文的主要内容包括:1、利用火焰加热拉锥单模光纤的方式,通过控制拉锥速度、拉锥时间、火焰与光纤的相对位置,制作了一种具有微拱形过渡区的微纳光纤结构。微拱形过渡区的引入可以激发更高比例的高阶模能量在微纳光纤中传播,使得微纳光纤在较小的直径下仍然能获得较明显的模间干涉谱,当微纳光纤平坦区直径小于6μm时,其透射谱中干涉波谷能量消光比仍大于10 dB。2、研究微拱形过渡区微纳光纤结构的折射率传感特性。实验中,我们研究了微纳光纤平坦区直径和折射率灵敏度的关系,实验结果显示,随着平坦区直径的减小,该结构的折射率灵敏度逐渐增大。当平坦区直径减小到5.6μm时,在传感器在折射率1.333–1.3580范围内的灵敏度提升到了2739.8 nm/RIU,另外,该传感器在折射率范围1.3705–1.3905和1.3940–1.3980内灵敏度分别达到4515.7 nm/RIU和12,620.0 nm/RIU。3、测试微拱形过渡区微纳光纤结构在蛋白质溶液浓度测量中的应用。我们将一具有高折射率灵敏度的样品应用于牛血清白蛋白(BSA)溶液浓度的测量,得到其对BSA溶液浓度的检测灵敏度为0.3 nm/(mg/mL)。4、通过在微纳光纤表面进行还原氧化石墨烯和聚苯乙烯(rGO/PS)复合纳米微球的自组装,在其表面形成一层三维石墨烯网状结构(3-DGN),应用于湿度传感研究。rGO/PS复合微球是指在PS纳米微球表面覆盖rGO纳米片形成复合材料。3-DGN包层作为湿度敏感层,湿度的变化会引起其有效折射率的改变,最终导致该传感器透射光功率的变化。得益于其高比表面积和多孔的结构特点,3-DGN包层能很好的与环境中的水分子发生相互作用,使得该传感器能够获得较高的湿度灵敏度。5、测试了覆盖3-DGN包层的微纳光纤湿度传感器的湿度响应特性、稳定性和恢复性、温度特性。实验结果显示,在湿度范围50.5-70.6%RH范围内,该传感器实现了-0.224dB/%RH的湿度灵敏度;在79.5-85.0%RH范围内,该传感器的灵敏度高达-4.118 dB/%RH。该传感器还呈现出较好稳定性和回复性,并且其对温度不敏感。6、探究了两个具有不同湿度灵敏度的样品(S1和S2)的动态响应特性。它们在湿度范围79%RH-85%RH内的湿度灵敏度分别为-2.02 dB/%RH和-0.57 dB/%RH。其中,样品S2展现出较快的湿度响应速度。当外界湿度从71.7%RH变化到85.6%RH时,样品S2实现了4.0s的响应时间。