气体折射率是描述气体特性的重要参数之一,通过其可以了解气体的纯度、色散和浓度等物理量。在现代激光技术、光学仪器和高能物理实验等领域中,气体折射率的精确测量有着重要的意义。传统基于光学干涉仪的气体折射率测量方法存在仪器体积庞大和不易操作等缺点。相比之下,光纤传感器具有体积小、抗电磁干扰、灵敏度高、体积小、集成度高和易于复用等特点。本论文设计了几种新型光纤法布里-珀罗(F-P)干涉仪和基于干涉仪耦合的回音壁模式(WGM)微球谐振腔,并将它们应用于气体折射率测量。根据传感器基本结构的不同,本论文的主要工作可以分为如下几点：首先提出了一种基于本征型光纤F-P干涉仪的气体传感器。利用单模光纤纤芯和包层在氢氟酸中腐蚀速度的不同,可以在光纤端面腐蚀出一个凹槽结构,来自凹槽底部和凹槽口的反射光形成F-P干涉。这种干涉仪制作方法非常简单,仅通过化学腐蚀方法在很短时间内就可以完成,因此具有低成本大规模生产的潜力。使用这种干涉仪对氮气折射率变化进行测试,其折射率灵敏度为441nm/RIU。其次提出了三种基于非本征型光纤F-P干涉仪的气体折射率传感器。为了使被测气体能够进出F-P腔,这些F-P干涉仪均采用了开腔式的设计。这些传感器制作简单,仅需要一台熔接机就可以制作完成。第一种传感器结构与传统基于石英毛细管的光纤F-P干涉仪类似,创新地使用边孔光纤替代单模光纤作为反射光纤。气体可以通过纤芯两边的空气孔进入F-P腔从而改变光程差,其气体折射率灵敏度为974RIU/nm。第二种传感器使用一段内径为5μm的石英毛细管作为反射光纤,可以实现对温度和气体折射率同时测量。第三种方案利用折射率阶跃多模光纤准直镜对第二种结构进行了改进,提升了干涉谱的消光比。利用ABCD传输矩阵法,对干涉谱消光比增强现象进行了分析和模拟,并对模拟结果进行了实验验证。最后提出了一种基于微纳光纤F-P干涉仪耦合的微球回音壁模式谐振腔气体折射率传感器。这种传感器的创新在于将传统基于微球-锥形光纤的回音壁模式传感系统集成到单个光纤中,并且具有很好的稳定性。为了实现这种系统,首先提出了一种基于微纳光纤的F-P干涉仪作为回音壁模式的耦合器。这种干涉仪制作简便,只需要将一小段焊在单模光纤上的光子晶体光纤进行腐蚀即可得到。由于耦合器本身具有F-P干涉特性,在反射谱中可以同时观察到具有非对称和对线型的谐振现象。通过理论分析和实验验证,得到谐振的线型取决于与F-P干涉背景的相对位置。通过调谐波长,可以实现不同线型的切换以满足不同应用的需求。由于微球谐振腔具有高的品质因数,在气体折射率传感中可以达到高的检出极限。本论文中提出的新型光纤气体折射率传感器,与传统方案相比在灵敏度,体积和制作方面具有很多优势,能够满足气体折射率测量的要求。