随着第四次工业革命的到来,人们在信息传输,工业生产与智能控制等领域都取得了长足的发展。相应的,对与之相关的工业基础,例如煤炭、石油、电力等能源工业、冶金工业、基本化学工业及部分机械都提出了更高的要求。传感学科作为人类感知,监控的触角,从出现开始就在工业发展史上占据着重要的位置。在万物互联的时代背景下,基础工业均面临转型升级。光纤传感技术作为一种高精度、抗电磁干扰、高灵敏度的新型传感技术,满足了信息化时代的需求,是面向未来的传感器。其中,在恶劣条件,例如高温、高压等环境中,光纤传感器紧凑的体积,一定的弯曲能力,传输不受影响的优势更加凸显。随着石油开采,航空航天的发展,高温传感传感器在稳定性与灵敏度两个方面都需要更多的研究与实验数据。本文主要针对高温光纤传感器进行研究,提出了几种具有高性能传感特性的光纤微结构,验证了几种提高高温光纤传感器性能的思路;从理论和实验两个方面,对于基于这些光纤微结构的高温传感器的传感特性进行了详细的研究。主要创新工作如下:（1）本文通过光纤熔接机制作了一种基于Si O2微球阵列和空气腔的光纤传感器,并进行了实验验证。在这项设计中,微球阵列结构激发高斯光束的高阶包层模,空气腔一方面作为Mach-Zehnder干涉仪的耦合器,另一方面作为Fabry-Perot干涉仪。传感器的温度灵敏度为160 pm/℃,横向压力灵敏度为124.6 pm/N。与同类传感器相比,该传感器具有灵敏度高、成本低、实用性强等优点,具有广阔的市场前景。（2）本文通过对比实验,展示了两种基于迈克耳孙干涉仪的高灵敏度高温传感器。干涉仪结构均采用微球阵列作为激发,不同的是微球的数量。在100-800℃的温度范围内,传感器的灵敏度最高分别为0.139 nm/℃和0.166 nm/℃。实验证明,微球数量的增加可以在减小传感器尺寸的同时提高温度灵敏度,该实验为提高高温光纤传感器的性能提供了一种新的途径。（3）本文利用单模光纤通过简单的熔接技术,设计出了一种基于光纤端面硅微帽结构的超短高温光纤传感器。该传感器将一端带有硅微帽的一段单模光纤熔接到“花生”结构上,构建了光纤迈克耳孙干涉仪,干涉仪的长度为560μm,比目前研究的同类型光纤Michelson干涉仪短十倍以上。通过仿真,详细研究了制造微帽的最佳放电参数和单模光纤的长度,同时,利用几何光学建立了该传感器的光路模型。实验结果表明,该传感器在100-900℃的双循环升降温实验与900℃的长时间稳定性测试中均表现出良好的鲁棒性,在大动态范围内有良好的线性度,有利于实际温度测量和大批量生产。（4）本文首次设计了一种基于分离式级联游标效应的横向压力和高温传感器。两个Fabry-Perot干涉仪分别由一段空芯微管和一段保偏光子晶体光纤组成,这两部分由长度为1米的单模光纤连接。通过调整两个Fabry-Perot干涉腔的长度,实现了相位比接近两倍的游标效应。经过实验测试,该传感器的横向压力灵敏度最高被提升了7.7倍,达到到5.84 nm/N;温度灵敏度分为50-400℃与400-900℃两个区间讨论,分别被提升了5.5和5.9倍,达到了0.0689 nm/℃和0.1038 nm/℃。除此之外,两个干涉仪可以灵活拆分和组合,这种传感器在传感应用以及准分布式测量中具有很大的潜力。总之,本文的研究提升了光纤传感器尤其是高温光纤传感器的性能,加深了人们对于高温光纤传感器的了解。同时,这些研究也为未来光纤传感器的发展具有一定的参考价值。