全光纤电流传感器(AFCS)是将光学技术和组件引入电流检测领域的一种新型电子式互感器,光纤既是敏感元件又作为信号传输载体。在没有传统电磁式互感器体积大、绝缘性差、安全性低等缺点的同时,AFCS也比其他光学电流传感器具有更灵活的结构、制造安装更加简易以及成本相对低廉等优点。但是,AFCS也存在一些问题使得其尚无法实用化。本论文聚焦于AFCS的理论分析和结构研究,围绕AFCS遇到的两个关键问题——电流灵敏度低和容易受到外界环境影响,开展较全面而系统的研究工作,探索解决这些问题的方法。工作的主要内容包括三个方面：首先,将光纤环形结构引入光纤电流传感器中,提出了一种可提高系统电流灵敏度的环形结构全光纤电流传感器。这种全光纤电流传感器将传感光纤环设计在在光纤环形结构中,让脉冲信号光在环形结构内沿单一方向多次循环。由于每次循环光信号都要经过传感光纤环部分,因此电磁场引起的法拉第旋光效应得以放大。该结构很好的克服了光纤材料费尔德常数低的缺点,整体设计结构简单,扩展性好。理论分析指出这种全光纤电流传感器的电流灵敏度随循环次数K的增加波动上升,合理的选择循环次数K可以有效提高电流灵敏度,实验结果也论证了这一结论。其次,采用普通单模光纤作为传感介质的情况下,研究全光纤电流传感器的温度和振动特性,寻找合适的温度和振动抑制方法。采用普通单模光纤作为传感介质可以有效降低全光纤电流传感器的制作成本,但是普通单模光纤的结构和双折射更具有不确定性,其双折射的大小介于全光纤电流传感器研究中常用的低双折射和高双折射光纤之间,且线双折射、互易圆双折射和非互易圆双折射等多种双折射同时存在。针对这种情况,对用于理论分析的光纤琼斯矩阵进行修正,将其中圆双折射部分分为互易和非互易圆双折两种,利用修正后的琼斯矩阵理论分析了不同结构全光纤电流传感器的温度和振动特性,并进行实验验证。理论和实验结果都证明传感光纤的双折射条件对采用法拉第旋光镜反射结构的光纤电流传感器稳定性影响极小的结论,因此这种反射结构可以被应用于普通单模光纤作传感介质的全光纤电流传感器中。最后,在环形结构全光纤电流传感器的基础上,利用三口环形器将法拉第旋光镜的反射式结构引入设计之中。该方案不仅保留了环形结构全光纤电流传感器可以提高电流灵敏度的优点,同时又具备了法拉第旋光镜反射结构拥有的温度和振动不敏感的优点。理论和实验结果证明,与采用光纤反射镜的结构和非反射式的结构相比,这种设计的温度和振动敏感性被明显降低,检测结果的线性度得到了有效的提高。并且该结构采用普通单模光纤作为传感介质以及常见光通信器件连接,极大的降低了制作成本。