在纤式Mach-Zehnder(M-Z)干涉传感器凭借其集成化的结构、低廉的制作成本以及精准的测量精度等优点已经成为光纤传感领域倍受关注的研究热点之一，其测量对象广泛，可对温度、弯曲、折射率等众多物理量进行传感测量。已报道的在纤式M-Z干涉传感器尺寸为毫米甚至厘米量级，在一定程度上限制了其在空间有限的测量领域的应用。基于此，本文提出了三类新型超紧凑的在纤式M-Z干涉型传感器，主要包括基于D型光纤具有偏置结构的弯曲传感器、基于微结构光纤具有偏置结构的弯曲传感器以及基于微结构光纤液体填充的温度传感器。具体内容如下:　　①理论分析了M-Z干涉传感器的传输过程及传感机理，利用光束传播法对提出的两种具有新型结构的在纤式M-Z干涉仪进行了仿真模拟，详细分析了偏置距离对M-Z干涉传感器光学性能的影响，为后续传感器的制作提供理论指导。　　②研制了一种基于D型光纤的超紧凑在纤式M-Z干涉型弯曲传感器，依据理论仿真结果的最佳偏置距离将百微米长度的自制D型光纤与单模光纤进行偏置熔接，制作出具有偏置结构的M-Z干涉仪。其中，从入射单模光纤耦合进入D型光纤的光一部分在D型光纤的纤芯内传播，另一部分在D型光纤上方的空气腔内传播。不同弯曲状态改变了纤芯与空气中的光程差，从而使干涉条纹发生漂移，通过检测干涉条纹的漂移进而对弯曲状态进行监测。该传感器的弯曲灵敏度为0.67nm/m-1。　　③研制出一种基于微结构光纤的超紧凑M-Z干涉型矢量弯曲传感器，依据理论仿真结果的最佳偏置距离将百微米长度的微结构光纤与单模光纤进行偏置熔接从而制作出具有偏置结构的M-Z干涉仪。对该传感器进行了弯曲传感测量，并实验研究了其在不同弯曲方向的响应灵敏度。实验结果表明，该弯曲传感器在0°弯曲方向的弯曲灵敏度约为0.3nm/m-1，180°弯曲方向的弯曲灵敏度约为0.63nm/m-1，非对称结构使得该传感器可作为矢量弯曲传感器。　　④研制出一种基于液体填充的超紧凑M-Z干涉型温度传感器，在基于微结构光纤的超紧凑M-Z干涉仪的干涉臂上利用飞秒激光加工技术刻蚀两个直径为15μm的微流通道，在一个充当干涉臂的空气腔内填充高热光系数液体，构成两个具有较高热光系数差的干涉臂，温度变化引起相位差的变化，在光谱上表征为干涉条纹的漂移，通过检测干涉条纹的漂移实现高灵敏度温度测量。填充酒精的温度传感器的灵敏度为2.6nm/℃，填充异丙醇的温度传感器的灵敏度可达3.6nm/℃。