提出一种反射式微纳光纤耦合器传感膜片，以实现高精度、连续和无创血压监测。该传感膜片由反射式微纳光纤耦合器、聚二甲基硅氧烷薄膜和环氧树脂基底组成，具有很高的压力灵敏度（-0.682 kPa^-1），且无需精确空间对准即可实现脉搏波检测；然后，构建双通道脉搏波检测系统，以获得肱动脉传导时间、桡动脉传导时间以及桡动脉和肱动脉之间的传导时间差值；基于上述参量，利用支持向量回归算法建立血压预测模型。实验结果表明，所提系统的收缩压平均偏差和标准偏差分别为0.08 mmHg和1.13 mmHg，舒张压的平均偏差和标准偏差分别为-0.35 mmHg和1.25 mmHg，符合美国医学仪器促进协会的标准，与其他类型的传感器相比，所提系统的准确度有明显提高。使用该系统监测一天内以及运动时的血压波动，结果表明该系统在连续精准测量血压方面具有可行性及很大的应用潜力。

人类指尖的指纹图案以及互锁的表皮-真皮微结构在放大触觉信号并将其传递给各种机械感受器方面发挥着关键作用，从而实现对各种静态和动态触觉信号的时空感知。本文报道了一种受指尖皮肤微结构启发的微纳光纤柔性触觉传感器，该传感器具有环形脊的指纹状表面、错峰互锁的微结构以及刚度差异化的树脂/聚二甲基硅氧烷多层结构。通过这些设计特征，传感器能够以高耐久性、高灵敏度（20.58 %N^-1）、快速响应（86 ms）及大动态范围（0~16 N）检测多种时空触觉刺激，包括静态、动态压力和振动，并能够识别物体的硬度和表面纹理差异。该传感器具有结构紧凑、制作简便、易集成、抗电磁干扰等优点，可被应用于机器人皮肤、可穿戴传感器和医疗诊断设备中。

在通信波段研究了基于亚波长尺寸微纳光纤的光热光谱气体传感技术，利用锥腰直径为1 μm的微纳光纤代替传统的自由空间光气室和空芯光纤实现紧凑的全光纤结构，其引导的倏逝场被气体吸收后会激发光热效应。仿真结果表明，约25%的光波以倏逝场的形式沿光纤表面传播，可提供的光热效应强度约为空芯光纤的187倍。通过外差干涉法在微纳光纤提供的4 mm超短有效传感光程上实现了1512.24 nm处10^-6级别氨气（NH₃）检测。当使用的泵浦光功率为3.6 mW时，得到1σ噪声等效检测下限为39×10^-6，30个泵浦调谐周期内探测信号的不稳定性小于0.5%。

针对双螺旋结构微纳光纤耦合器（DHMC），理论研究其游标效应的内在机理和光谱特性。实验制备直径为5~7 μm的DHMC，并研究其应变、温度以及折射率的传感特性，采用快速傅里叶变换（FFT）并利用带通滤波对特征干涉光谱数据进行提取，分别得到在x、y正交偏振态下的干涉光谱以及它们叠加形成的游标光谱。实验结果表明：制备的DHMC的结构参数及光谱特性与基于理论分析的预测基本吻合；DHMC的x、y偏振态干涉谱叠加形成的游标效应光谱与x、y正交偏振态下的干涉光谱相比较，对应变和温度传感呈现出减弱的光学游标效应，而对折射率传感则呈现出增强的光学游标效应。以上研究结论对DHMC的制备及其在折射率、温度及应变传感中的应用具有实际指导意义。

提出一种基于氧化石墨烯（GO）微纳光纤的生物传感器，将其用于狂犬病毒（RV）的免疫检测研究。首先，将标准单模光纤通过熔接机放电形成双锥形光纤，再对双锥形光纤进行熔融拉锥制作出高灵敏度的微纳光纤。然后，在微纳光纤表面修饰GO，并将RV抗原固定于该传感器表面，用于对RV抗体的特异性检测实验。实验结果表明：该生物传感器对RV抗体的检测范围为200 fg/mL~1 ng/mL，检测极限（LOD）约为225.56 fg/mL，其检测灵敏度约为1.099 nm/log（mg·mL^-1），解离系数约为2.92×10^-11 M；当用于不同的抗体溶液样本和RV阳性血清的对照检测及临床检测时，该免疫传感器对前者的响应非常微弱，而对后者有明显的响应，说明其对RV抗体具有良好的特异性。基于GO修饰微纳光纤的免疫传感器具有制作简单、微纳尺寸、灵敏度高、成本低等优点。

提出了一种干涉型微纳光纤磁场传感器，由微纳光纤干涉仪和TbDyFe 超磁致伸缩棒构成，单模光纤经过熔融拉锥形成双锥型微纳光纤干涉仪，与TbDyFe 超磁致伸缩棒平行固定封装，磁场作用下磁致伸缩棒和微纳光纤干涉仪发生轴向应变，引起干涉谱的波长漂移，形成波长编码型的光纤磁场传感器。实验结果表明，相同应变特性的微纳光纤干涉仪，磁致伸缩棒直径越小，磁场灵敏度越高，直径为2 mm的TbDyFe磁致伸缩棒组成的光纤磁场传感器灵敏度可以达到0.178 nm/mT，该传感器结构简单，易于制备，成本低廉，响应快，可以实现微弱磁场的高灵敏探测。

为了对硝酸钆进行高灵敏检测，研究一种基于微纳光纤干涉仪的光纤环腔激光传感器。制备了一种具有双锥结构的微纳光纤干涉仪，微纳光纤的强倏逝场可与外界环境或周围介质发生有效相互作用，且倏逝场随着光纤双锥结构直径的减小不断增强，折射率传感的灵敏度指标也有显著提高。实验结果表明：当微纳光纤的直径为20 μm时，传感器的折射率灵敏度达1925 nm/RIU；对于硝酸钆溶液的质量浓度，该传感器的灵敏度高达0.172 nm/（mg·mL^-1）。此外，该光纤环形激光传感器具有灵敏度高、结构紧凑等优点，在生物修饰和化学传感等方面有广阔的应用前景。

微纳光纤是一种直径接近或小于传输光真空波长的一维自由导波结构，通常由加热玻璃光纤在高温下通过物理拉伸方法制备。典型的微纳光纤具有表面光滑、直径均匀、力学性能优良、强光场约束、强倏逝场、表面场增强及直径/波长依赖的大波导色散等特性，而且光传输损耗远低于同等直径/线宽的所有其他形式的微纳光波导，在光学近场耦合、传感、原子光学、非线性光学及光纤激光技术、光力操控等领域具有良好的应用前景。本文基于微纳光纤的基本传输特性，介绍近年来本研究组在微纳光纤的精确制备、近场耦合、传感与非线性器件等方面的主要研究进展，同时简要提及国内外其他研究组同期相关工作，最后对该方向的研究进行简要总结与展望。

提出并研究了一种基于二模-单模光纤复合型微纳光纤Sagnac环（TS-MSL）的高灵敏度光纤温度传感器。TS-MSL采用两段单模光纤中间熔接一段二模光纤并经熔融拉锥制备而成，基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）材料进行封装。实验结果表明，TS-MSL的光场干涉增强效应结合PDMS材料的光热敏感特性，有效提升了微纳光纤的温度感知能力，实现了高灵敏度温度传感。相比于普通单模微纳光纤Sagnac环，该光纤传感器的温度灵敏度提升了120倍，高达8.13 nm/℃。该传感器具有较高的灵敏度，在有毒气体和腐蚀环境等特殊场合的精确温度监测中有较大的实用价值。