本论文主要研究了基于模间干涉的马赫-泽德光纤传感器及其在应变、温度等物理参量测量上的应用。基于实验室的硬件设备条件，以设计和研究高灵敏度的新型光纤传感器为目标，主要开展了以下工作：1.首先对模间干涉的两种主要的干涉原理进行了分析，为后续几章光纤传感器的设计研究提供了重要的理论依据。然后介绍了该类型的光纤传感器的两种主要的解调方法：波长解调法和强度解调法。最后介绍了对于多模光纤进行模式模拟分析的光束传输法，为第四章中基于无芯光纤的曲率传感器灵敏度模拟提供了数值模拟方法。2.设计并研究了一种基于细芯光纤的马赫-泽德干涉应变和温度传感器。通过在细芯光纤两端熔接单模光纤，制成马赫-泽德干涉结构。当应变或温度作用于该光纤传感器时，在透射谱中由于多模干涉产生的波谱发生漂移。利用波长解调，可以得出作用的应变或温度参数信息。使用波长解调的方法得到在0-2000μ应变测量范围内该传感器的应变灵敏度为^-1.83pm/μ,温度的灵敏度为-72.89pm/oC。对数据进行傅里叶变换，讨论了实验中应变或温度变化时，激发出的包层模及相应的功率比的变化。理论分析和实验结果有很好的一致性。用光谱差分积分法对应变和温度进行了强度解调。传感器的应变灵敏度为27.956nw/με，温度灵敏度为844.56nw/oC，具有非常好的线性响应度。3.设计并研究了一种基于单模-无芯-单模光纤结构的曲率传感器。首先对提出的光纤曲率传感器的工作原理进行了简要的描述，并且给出了光纤内传输的光强分布模拟图，以及外加曲率作用时，光纤内光强传输分布的模拟图。然后对提出的曲率传感器进行了实验测量并给出了实验结果分析。通过对干涉图谱进行空间傅里叶变化，证实了该干涉图谱是多个模式相互干涉叠加形成的。该传感器的曲率灵敏度为-22.84nm/m^-1，与其他类似结构的传感器相比，有较高的灵敏度。