微纳光纤是微纳光子集成光路的一种重要基础硬件,也是探索全光通信、光传感及光信息处理等全光系统的重要手段之一。本文针对微纳光纤的传感实际应用需求,开展了微纳光纤制作技术研究,构建了微纳光纤拉制过程的正、反向光在线监测系统,并利用模间干涉谱的特征突变位置,实现了微纳光纤拉制过程的在线直径标定与误差校准,提高了微纳光纤的拉制精度。本文通过拉制温度控制、退火操控等拉制工艺方法,获得了光吸收能力较强以及后向散射较高的微纳光纤样品。此类微纳样品虽然需牺牲了微纳光纤的部分低损传输性能,但通过理论分析和优化设计,本文获得了基于后向散射增强型微纳光纤的弱反射器和基于光吸收制热效应的微纳光纤全光相位调制器。本文还开展了微纳光纤耦合器研究,通过理论分析及实验研究,界定了“四端口微纳光纤”和微纳光纤耦合器的光学特性差异;对微纳光纤耦合器基于光吸收致热效应的耦合比调控特性进行了理论分析与实验研究,并得到了微纳光纤耦合器型全光强度调制器。主要工作及创新如下:1、采用高相干光源在线监测微纳光纤拉制过程,实现了模间干涉监控,并可掌握微纳光纤拉制过程的模式演变过程。利用模间干涉谱的特征突变位置(以LP02模式截止位置为主),对微纳光纤拉制过程中的直径进行在线标定与误差校准,并采用基于包层材料吸收损耗的直径估计测试方法,对微纳光纤样品进行拉制一致性评估。2、对微纳光纤后向散射特性及其形成机理进行了理论分析,通过拉制温度控制、退火操控等,实现了微纳光纤的后向散射增强,可获得反射率为0.1-1%的微纳光纤弱反射器;将经过结构优化设计的0.5%反射率的微纳光纤弱反射器用作光纤F-P干涉仪的一端反射镜,验证了该微纳光纤弱反射器的反射功能。3、对微纳光纤的光致热相位调制特性进行了仿真分析,构建了微纳光纤全光相位调制器测试系统。在平均光功率为1.7 mW的980 nm交流调制光作用下,实现了20 kHz频率范围内的1550 nm光相位调制;在1 kHz频率下,平均光功率为7.5 mW的调制光作用下,即可获得π相位调制。4、采用双光纤直接拉锥得到了腰直径接近波长量级的微纳光纤耦合器,并进行了拉制技术与传光特性研究。分析并界定了传感型微纳光纤耦合器和“四端口微纳光纤”的光学特性差异,在1.5微米波段,当微纳光纤耦合器的腰区直径小于2.5μm,其腰区耦合功能将消失,微纳光纤耦合器会衍变为“四端口微纳光纤”。对微纳光纤耦合器的光热调制特性进行了理论分析,设计并研制了微纳光纤耦合器型全光强度调制器;在平均光功率为1.6 mW的980 nm交流调制光作用下,实现了50 kHz频率范围内的1550 nm工作信号光的强度调制;在1 kHz频率下,平均光功率为2.5 mW的调制光作用下,信号光调制深度可达75%。