当前快速发展的光通信和传感网络，对各种集成化、功能化、可调谐光纤通信和传感器件有着迫切需求，而这些光纤器件的迅速发展离不开各种具有新奇特性的光学功能材料。其在外界电、磁、光、力、热场作用下材料本身光学特性（折射率等）产生变化，可实现对光信号的开关、调制、滤波等。其中结构紧凑、折射率灵敏度高、灵活多样且性能稳定的光纤模间干涉结构成为光学功能材料理想载体，其将传统干涉仪中各分立器件集成到单根光纤以实现高阶模式与基模间的干涉。以折射率的可调谐和敏感特性为纽带将光学功能材料和光纤模间干涉仪相结合，无论是对于光学功能材料的探索与应用还是对光纤功能器件的研究和发展，都提供了非常广阔的创新平台，并且具有十分重要的研究意义。论文以折射率灵敏度高且易与功能材料集成的光纤模间干涉仪为主要研究对象，在对其干涉原理与传感特性的研究基础上，将新型的光学功能材料纳米颗粒、偶氮苯、磁流体与光纤模间干涉结构相结合，对其光学特性进行理论分析并开展实验研究，设计并实现了多种新型、结构紧凑、制作简单、高灵敏度且低成本的光纤可调谐器件和传感器件。论文中的主要工作和创新性成果如下:　　1.从均匀光纤波导的模式理论和传输特性出发，对模间干涉仪中激发高阶模的特殊光波导锥形光纤波导和突变型光纤波导进行理论分析。进而总结了光纤模间干涉仪干涉原理及其光谱分析方法。最后基于光学功能材料特性，理论分析了拉锥和微腔型两类光纤模间干涉仪折射率敏感特性。为光学功能材料与模间干涉仪结合设计光纤功能器件提供理论基础和指导。　　2.首次提出并研究了基于PVA(Polyvinyl alcohol)湿敏薄膜的S锥模间干涉型光纤湿度传感技术，并对其与未涂覆S锥进行湿度传感对比实验，结果表明由于PVA薄膜的亲水特性，所提出基于PVA薄膜的S锥光纤湿度传感器在77％RH-97.2％RH的湿度范围内获得了-0.12218dB/％RH湿度灵敏度。　　3.设计并研究了基于SiO2纳米颗薄膜涂覆S锥模间干涉型高灵敏光纤湿度传感技术。由于SiO2纳米颗粒的表面介孔效应导致亲水特性，该传感器透射光谱的谐振峰波长和强度对湿度变化均有明显响应。所提出的光纤湿度传感器在83.8％RH-95.2％RH湿度范围内获得1.1718nm/％RH和0.441dB/％RH灵敏度，在目前已知光纤湿度传感器中波长-湿度灵敏度最高。　　4.基于偶氮苯材料与微细光纤嵌入熔接型微腔模间干涉仪，提出并设计了一种新型光可调谐干涉型功能器件。将偶氮苯乙基橙溶液填充到微腔干涉仪并在532nm偏振激光激发下，偶氮苯乙基橙分子中的反式结构吸收光子产生能级跃迁转换为顺式结构并导致其折射率产生相应变化，实现激光功率密度对干涉光谱的调谐特性。实验结果表明在0.05wt％至2.0wt％乙基橙浓度范围内，光谱调谐特性最优填充浓度为0.5wt％，并在该浓度下获得最大光调谐灵敏度为0.02576nm/(mWcm-2)，并且该功能器件的光调谐特性具有可恢复性。　　5.基于磁流体填充微腔模间干涉仪，提出了一种新型、高灵敏度磁场传感技术，对其干涉光谱随磁场和温度的敏感特性分别进行了实验研究。实验结果表明在3Oe至21Oe低磁场范围，该传感器获得了-1.193nm/Oe高磁场灵敏度和1.95nm/℃的温度灵敏度，其谐振峰波长对磁场响应灵敏度在目前已知基于磁流体光纤磁场传感器中最高。采用双波长矩阵可以消除该传感器在磁场传感中的温度交叉敏感。　　6.基于磁流体的光致热透镜特性，在光纤Bragg光栅栅区周围涂覆磁流体并采用垂直于栅区的激光照射，提出并实现了一种新型光调谐相移光纤光栅。磁流体中磁性纳米颗粒吸收激光能量形成温度梯度分布并对光栅栅区局部加热，在均匀光栅中引入相移使谐振峰分裂形成透射窗口。实验结果表明该相移光栅形成的透射窗口的波长可被激光功率调谐并且具有可恢复特性。