本论文主要是关于一种外部垂直激励式荧光光纤探头的设计与机理研究。首先从不同包层区段之间的模式传输过程和基于缺陷端面全反射的模式耦合效应两方面，分别对新型荧光光纤探头的工作机理进行研究分析，并设计实验验证上述分析的准确性；其次以外部垂直激励式荧光光纤探头为实验平台，分别阐述自由液滴内的荧光激励机制以及连续锥型接收光纤传感端的荧光采集性能表现；最后分别以样品池式荧光光纤检测系统、外部垂直激励式荧光光纤探头为测量装置，根据典型β-内酰胺类抗生素对汞溴红的荧光猝灭效应，依次完成目标抗生素检测的定量和定性分析。具体研究内容及其成果包括：1、提出了一种高信噪比的新型荧光光纤探头结构，该探头的入射光纤与接收光纤相互分离，采用入射光外部垂直激励方式，即由入射光纤端面出射的激发光沿垂直方向直接激励位于接收光纤纤芯侧壁表面的自由荧光液滴；当接收光纤传感端面浸没于折射率匹配液时，最终采集的荧光能量只有少部分直接来源于所激发荧光信号的正向传输，而初始时反向传输、经传感端面全反射后再次被接收的荧光信号能量占多数比例；上述反常实验现象表明，基于缺陷端面全反射的模式耦合效应导致不可探测模式向可探测模式发生能量传递，携带大量反向传播荧光分量的部分端面全反射光线因而被探测器响应；通过考察传感端面粗糙度对荧光采集的实际影响，发现粗糙端面比光滑端面更有助于荧光信号的能量采集，进一步验证表面缺陷对模式耦合效应的增强作用。2、调整入射光纤输出端面与接收光纤纤芯侧壁之间的相对空间位置以改变荧光液滴形状，当入射光纤位于接收光纤的上方时，可获得具有最高信噪比的荧光输出信号；根据入射光在荧光液滴内接收光纤附近的传播轨迹进行分类，并依次分析不同类型光线的倏逝场激发能量贡献；以连续锥型接收光纤传感端为研究对象，在外部垂直激励式光纤探头中深入探讨其荧光采集性能表现，比传统连续锥型光纤探头在荧光检测方面更具优势。3、在基于样品池式荧光光纤检测系统的抗生素定量分析实验中，当青霉素G、氨苄西林、阿莫西林浓度分别在0.4~7.0mg/L、0.3~6.0mg/L、0.3~5.5mg/L范围内时，荧光强度猝灭差值与抗生素浓度呈良好的线性关系，相关系数分别为R2=0.9946、0.9943、0.9954；而在基于外部垂直激励式荧光光纤探头的定性分析实验中，以青霉素G为检测对象，通过比较不同传感端锥体长度、青霉素G浓度下的荧光峰值强度变化趋势，验证了新型光纤探头的应用可行性。