科学技术的迅速发展,经济水平的逐渐提升,以及国民对大型建筑质量问题的关注等,使得光纤传感也逐渐进入人们的视线。近年来,关于光纤传感的相关研究已涉及多个领域,并且也取得了许多的研究成果。光纤传感器与传统的电学传感器相比较有众多的优点,它可以实现大范围且精度高的检测,特别是相位调制型的光纤传感器。针对这一研究热点,从马赫-增德尔干涉型(MZI)的传感结构出发,并借助于双芯光纤折射率分布的特殊性,本文以双芯光纤为载体提出一种构造新奇的双锥角光纤应力传感器。主要的研究工作如下所述:(1)简要介绍了本文研究光纤传感器的大环境和必要性,以及光纤传感器和双芯光纤当前国内外的发展近况;论述了光纤传感器的工作机理,剖析了各种类型应力传感器的优势与不足。(2)根据双芯光纤的结构特征,结合耦合模式理论剖析研究了双波导模型的耦合原理。通过MATLAB仿真软件模拟并论述双芯光纤的耦合特性,对于对称结构的双芯光纤,两纤芯的互耦合系数是一样的。而对于非对称的双芯光纤,其耦合因子的大小代表了两个纤芯耦合的强弱。(3)从光纤结构连接以及光纤间的熔接方法出发,研究并模拟双芯光纤结构参数、偏置位移的变化等对光纤传感器传输能量的分布和光谱特性的影响。对双芯光纤MZI传感原理以及应力传感原理进行分析与研究。(4)基于对拉锥结构和偏置结构的仿真分析,提出了一种基于马赫-增德尔干涉仪的双锥角双芯光纤应力传感器。通过实验分别探究了双锥角与偏置结构级联、与拉锥结构级联的应力传感特性。实验数据显示,该结构的应力传感器不仅制作简单且灵敏度较高。进一步分析实验数据,得到双锥角与偏置结构级联的传感器在波长为1716.5nm处的应力灵敏度为7.6pm/με,在波长为1446.2nm处获得了最大的消光比19.3dB,且此处的应力灵敏度为6.39pm/με。相比于其他的应力传感器,该结构的传感器性能有了很大的改善,其灵敏度约为之前提出结构的两倍左右。而双芯光纤与单模光纤锥接的传感器结构在波长1455.5nm处获得的应力灵敏度为2.66pm/με,在波长为1665.9nm处得到的灵敏度为2.36pm/με。