光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber,PCF）因其具有体积小、单模传输、包层空气孔设计灵活多样等特点,成为近几年光学传感领域的研究热点。表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）传感技术具有高灵敏度特性,广泛应用于物理、化学、生物等多个领域。本文以光子晶体光纤为载体,设计多种新型的光子晶体光纤表面等离子体共振（PCF-SPR）生物传感器。采用全矢量有限元法（Finite Element Method,FEM）对所设计的生物传感器进行数值仿真,研究各项传感特性,为以后PCF-SPR生物传感器的制作提供重要的理论依据。利用金属银作为SPR激发层,设计一种采用TiO₂薄膜增强传感特性的单通道PCF-SPR生物传感器。该传感器使用TiO₂薄膜以提高传感器的检测精度以及线性相关度,此外TiO₂薄膜可以将银膜与外界环境隔绝,阻止银膜氧化。利用有限元法分析传感器的色散特性以及银膜厚度、TiO₂薄膜厚度、空气孔大小等结构参数对传感器性能的影响,并合理配置传感器各结构参数以提高其灵敏度和检测精度,在此基础上分析待测物折射率与共振波长的关系。为了增强传感器的抗干扰能力,设计一种具有抗干扰功能的双介质通道PCF-SPR生物传感器,其中一个介质通道填充标准浓度的液体（其折射率恒定）,作为参考通道;另一个介质通道注入待测液体,作为测量通道。利用有限元法分析结构参数对该传感器性能的影响,并采用差动测量方法,模拟外界干扰,详细讨论该传感器的抗干扰能力。在双通道抗干扰PCF-SPR生物传感器的基础上提出一种四通道的抗干扰PCF-SPR生物传感器,每两个通道组成一个测量单元。该传感器不但具有抗干扰功能,而且可同时测量两种介质。测量时,两个测量单元互不干扰。该传感器其中一个测量单元用于检测低折射率介质,另一测量单元检测高折射率介质,以此来扩大传感器的检测范围并提高传感器的线性相关度。