设计并制作了一种基于多模-细芯-多模光纤（MMF-TCF-MMF）结构的双参数测量传感器，在此结构中同时产生马赫-曾德尔干涉（MZI）与表面等离子体共振（SPR），来实现对折射率和温度的同时测量。该传感器中的两段多模光纤（MMF）作为输入输出耦合器，细芯光纤（TCF）镀上一层金属银膜作为传感臂。实验结果表明，MZI和SPR在1.333~1.412 RIU范围内折射率灵敏度分别为-70.373 nm/RIU和4888.77 nm/RIU，在20~80 ℃范围内温度灵敏度分别为73.48 pm/℃和-0.3215 nm/℃。采用灵敏度矩阵实现了双参数测量，可解决折射率传感器温度的交叉敏感。该传感器成本低、灵敏度高、制作简单，在生物化学医疗检测领域有良好的应用前景。

提出并制备了一种温度自补偿的光纤表面等离子体共振（SPR）折射率传感器，用于实现温度和折射率（RI）的同时测量。该传感器利用细芯光纤（TCF）与多模光纤（MMF）构成MMF-TCF-MMF双通道级联结构，通道1涂覆银膜实现折射率传感，通道2涂覆复合膜（Ag-ITO）以及聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜来实现温度传感，进而达到温度补偿的目的。当折射率和温度变化时，两个共振波长将发生变化，通过监测两个共振波谷的波长偏移可以同时测量折射率和温度。实验结果表明，两个通道在1.333~1.357 RIU（RIU为折射率单位）范围内的折射率灵敏度分别为3141.85 nm/RIU和0 nm/RIU，40~80 ℃范围内的温度灵敏度分别为-0.07 nm/℃和-1.74 nm/℃。该传感器具有体积小、灵敏度高、易制作等优点，在生物医学、环境监测等领域具有一定的应用价值。

提出一种基于法布里-珀罗干涉的多模光纤-空气腔-多模光纤-聚乙烯醇(PVA)薄膜结构的湿度传感器,研究了结构中空气腔反射面的曲率对光传播和反射谱的影响,并提出了利用电弧放电增大反射面曲率半径的方法。实验结果表明,所提方法降低了光在纤芯内的干涉损耗,使更多的光参与干涉,并提高了干涉条纹的对比度和精细度。在优化后的多重腔端面涂敷一层厚度为14 μm的PVA薄膜,在29.1%~81.8%环境相对湿度范围内,传感器的平均灵敏度可达73.24 pm/%,且具有良好的时间稳定性。

基于表面等离子共振的原理, 设计了一种基于复合膜的双通道光纤表面等离子传感器。利用FDTD Solutions仿真软件分析了传感器的电场传输模式, 比较了单层金属Ag膜与Ag-ITO复合膜的性能, 并对比分析了单通道与双通道结构。结果表明：采用Ag-ITO与Au-TiO2复合膜的双通道结构在灵敏度和品质因数等各项性能上要明显优于传统单层金属膜与单通道结构。设计的传感器不仅可以通过两条传感通道共振偏移范围的高区分度来解决共振波长的串扰问题, 而且双通道结构中一条传感通道也可以作为参考通道为传感器提供自补偿能力。

基于表面等离子体共振(SPR)效应, 设计了一种基于多模-单模-多模(MSM)结构的光纤折射率传感器。采用光纤熔接的方式构成MSM结构, 并且在单模光纤的表面涂覆二氧化钛/银(TiO2/Ag)复合膜构成传感单元。利用FDTD Solutions仿真分析了单模光纤长度与金属膜厚度对传感器性能的影响。结果表明:单模光纤长度越长, 共振深度越深; TiO2/Ag复合膜中Ag膜厚度为50nm, TiO2膜厚度为20nm时, 传感器性能最优, 在1.33~1.41环境折射率范围内, 传感器的灵敏度约为6875nm/RIU。实验结果表明该光纤折射率传感器结构制作工艺简单、灵敏度高。

基于表面等离子体共振效应, 设计一种锥形光纤探针折射率传感器。通过锥形结构理论模型与SPR共振模型, 利用MATLAB与FDTD Solutions软件进行理论计算与模拟仿真, 分析锥形光纤锥度比、传感区长度和银膜厚度对传感器发生共振时的共振深度的影响。通过对比所镀膜层的结构与厚度, 从灵敏度与品质因素角度对传感器性能进行优化。结果表明随着锥形光纤锥度比增大, 共振深度出现极值；传感区长度越长, 共振深度越深；银膜在50 nm处传感器性能较优, 银/二氧化钛复合膜结构的传感器灵敏度与品质因素高于单层膜结构传感器。

以双D型光纤作为传输载体, 研究了一种基于表面等离子共振技术的双D型光纤折射率传感器。利用时域有限差分法, 分析了双D型光纤剩余包层厚度、金膜厚度、金膜表面粗糙度以及双通道传输对光纤SPR传感器性能的影响。仿真结果表明, 当剩余包层厚度为300~500nm、覆盖的金膜厚度为50nm时, 双D型光纤SPR传感器的性能得到优化; 金膜表面粗糙度也是影响传感器性能的重要因素, 当金膜表面粗糙度的均方根值低于2nm或其相关长度大于160nm时, 金膜表面粗糙度对传感器性能的影响显著减小, 且在折射率为1.33～1.36的传感环境下具有较好的线性度; 在双D型光纤两侧覆不同的金属膜, 可以实现信号的双通道测量。

以新型的石墨烯材料为压力敏感膜, 设计了一种基于法布里-珀罗干涉的光纤微压传感器。利用薄膜光学理论, 分析了不同层数石墨烯膜的反射率特性。仿真结果表明, 增加层数可以提高石墨烯膜的反射率。根据光传输矩阵的理论, 研究并模拟了法珀腔的几何参数对反射信号的影响。通过分析对比几种大挠度圆膜应变的理论, 建立了石墨烯薄膜的压力敏感特性模型, 并利用ANSYS静态力学非线性对模型的挠度形变特性进行有限元仿真, 验证了模型的准确性, 为设计制作基于石墨烯薄膜的光纤微压传感器提供了理论基础。

提出了一种新型结构的法布里-珀罗(F-P)腔光纤压力传感器。该传感器基于法布里-珀罗多光束干涉, 利用压力敏感膜的纵向挠度变化带动位移柱的横向位移运动来改变F-P腔的腔长变化。详细阐述了传感器新结构的设计方法及其工作原理, 分析了不同参数对传感器性能的影响。采用ANSYS软件仿真模拟了传感器压力敏感膜在压力作用下的挠度变化。结合现有的MEMS工艺, 可制作出工艺简单、温度系数低、灵敏度高, 且抗电磁干扰的MEMS光纤压力传感器。

提出了一种新型结构的温度传感器，该传感器基于Fabry-Perot干涉和双金属效应。采用MEMS技术制作出线性度好、精度高的光纤MEMS温度传感器。阐述了传感器的工作原理，研究了传感器的力学模型，确定了温度敏感膜材料，用有限元软件ANSYS验证了模型的合理性。模拟了法珀腔的腔长对温度传感器性能的影响，为传感器的加工制作提供了理论依据。该设计可为以硅为基底的压力传感器提供一种温度补偿方法。