全光纤传感器具有微小型化、灵敏度高、结构简单、抗电磁干扰、抗腐蚀、易于实现反射式（探针式）测量等优点，在航空航天、石油化工、生物医学及公共安全等领域的应用需求日益增加。近年来，随着飞秒激光微加工技术的迅猛发展，飞秒激光以其加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现三维微结构加工等特点，在全光纤传感器上的微加工应用变得日益突出。全光纤传感器的飞秒激光制备与应用研究课题体现出了重要的研究意义和应用价值，成为当前备受关注的前沿科研方向之一。本论文根据飞秒激光与透明介质的相互作用机理（材料内部改性机理与烧蚀特性），研制出了一系列高性能的全光纤探针式微传感器，并对所加工传感器进行高温、高压、折射率变化、分子识别等传感测量。论文的主要创新性工作包括以下几个方面：(1)研制出一种新型的全光纤内嵌式迈克尔逊干涉仪，利用飞秒激光烧蚀机理在单模光纤端部加工出一个台阶式结构，将光纤纤芯分成两个反射面，入射光经过两个反射面反射后形成干涉信号，利用该干涉仪获得18dB的干涉条纹对比度。对该传感器进行了高温传感测试与折射率传感测试（不同浓度的酒精溶液），最高测试温度可达1000℃，所得特定波长下的温度灵敏度为14.72pm/℃，同时得到较低的折射率灵敏度，说明该传感器非常适用于高温传感测量。(2)研制出一种新型的全光纤光微流(Optofluidic)传感器，利用飞秒激光聚焦材料内部改性与选择性化学腐蚀相结合的方法在光纤内加工微通道构成微流体腔体。该腔体可以看成一个典型的光学法布里-珀罗干涉仪，并具有20dB的干涉条纹对比度，对其进行了注入液体折射率传感测试，得到折射率灵敏度为1135.7nm/RIU；同时对该传感器进行耐高温测试，得到温度灵敏度为0.58pm/℃，说明该传感器温度交叉敏感影响小，非常适用于折射率传感测量。(3)研制出一种光纤法布里-珀罗干涉仪压强传感器，该传感器的核心部件-横膈薄膜是通过飞秒激光精密烧蚀加工而成。其中，所加工横隔薄膜的厚度(约为2.6μm)与该传感器的压强灵敏度和压强测量范围密切相关，经过飞秒激光处理过的横膈薄膜外表面可以有效抑制外部反射并使该传感器对外界折射率变化不敏感。对该传感器进行静态压强（高达6.895×105Pa）与高温（高达700℃）测试，得到压强灵敏度为2.8×10-4nm/Pa，温度压强交叉灵敏度小于15.86Pa/℃，说明该传感器可以用于高温环境下的压强测试应用，其温度依赖性很弱。同时对该传感器进行水蒸汽压强测试，所得实验数据与理论计算值吻合度好。(4)研制出一种新型双参数测量（温度与压强）的光纤内嵌传感器。该传感器通过将飞秒激光加工的本征法布里-珀罗干涉仪（IFPI）与非本征法布里-珀罗干涉仪（EFPI）串联一起实现，其中全光纤IFPI可以当做温度传感元件，而全光纤EFPI可以当做压强传感元件。通过实验结果得出，该双参数测量传感器可用于测量的压强范围从0到6.895×105Pa，温度范围从室温到700℃。(5)利用三种不同类型的光纤制成反射式表面增强拉曼散射（SERS）光纤探针。这些全光纤SERS探针是通过飞秒激光在光纤端面烧蚀加工出纳米微结构并镀上一层化学银薄膜实现。与硅基石英光纤相比较，飞秒激光同样可以在蓝宝石光纤上加工出高质量的SERS探针，该探针具有很低的背景拉曼散射信号，并可以用于微弱拉曼信号的测量。