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模式干涉型光纤传感器充分利用了光纤的模式特性,具有易于实现、设计灵活、全光纤化等优点,在近年来成为光纤传感领域的研究热点之一。本论文以基于多模干涉的单模-无芯-单模(Singlemode-No-Core-Singlemode,SNS)光纤结构和基于纤芯-回音壁模式干涉的弯曲单模光纤结构为研究对象,首先研究了两者在液体折射率传感方面的应用,然后结合磁流体的磁致复折射率变化特性,进而提出并研究了两种新型的光纤磁场传感器。主要工作包括:1.对SNS结构和弯曲单模光纤结构进行了理论研究。从光纤的模式理论出发,利用模式展开法建立了光在SNS结构中传输的理论模型,模拟分析了外界折射率和无芯光纤参数对其光谱输出特性的影响,首次发现SNS结构的透射光谱随折射率的变化而出现展宽或压缩的现象,进而得到折射率灵敏度与波长成正比的结论。从几何光学和模式理论角度对弯曲单模光纤结构中的纤芯-回音壁模式干涉现象和折射率传感机理进行了阐述和理论分析。2.首次实现了SNS结构折射率传感器的温度自补偿,基于弯曲单模光纤结构和FBG实现了对折射率和温度的同时测量。利用SNS结构的折射率灵敏度与波长成正比的特性,通过同时测量输出光谱中两个特征波长的方法来实现对温度的自动补偿,并且进行了实验验证。提出将水滴状弯曲单模光纤结构和FBG组合来分别构成串联式和嵌套式的光纤传感器,进而给出折射率和温度同时测量的方法,并进行了对比性的实验测量和分析。3.将磁流体分别披覆于SNS结构和弯曲单模光纤结构的表面,进而提出了两种新型的基于磁流体和模式干涉的光纤磁场传感器,并进行了理论分析和实验研究。通过在理论模型中引入磁流体对倏逝场的吸收作用项,实现了对磁流体披覆的SNS结构的理论模拟,详细分析了传感器的工作机理和特性。对两种传感器的磁场传感特性进行了实验研究,并分别从传感器的动态响应特性以及磁场和温度同时测量的实现等方面进行了探究。4.采用光纤环形衰荡技术实现了对基于磁流体和模式干涉的光纤磁场传感的解调。光纤环形衰荡技术可以消除光源波动对测量精度的影响并且增大系统的探测灵敏度。将磁流体披覆的弯曲单模光纤结构作为传感头,以增大系统的灵敏度为主要目标,讨论了系统中关键参数的选取以及输入波长的影响和选取准则,并在进行了实验测量和分析。