随着光纤传输技术的飞速发展，基于光纤传输的光纤延迟技术广泛应用于各种工程环境中。由于受到环境温度和应力的影响，光纤信道会产生较大的延迟抖动，从而影响时频传输系统的精度和稳定性。因此，本论文重点研究了光纤延迟在温度和应力作用下的物理特性，并探索了光纤延迟在光纤传感技术中的应用。在此基础上，提出一种基于光延迟的光纤温度和应变传感的设计方案，并建立传感实验系统，实现了大范围、高精度的温度和应变测量，该项研究具有重要的科学意义和应用价值。　　首先，从Lorentz-Lorenz方程出发，重点分析了光纤折射率对环境温度的响应特性，研究发现光纤折射率的温度特性取决于温度对光纤体积和极化的作用程度。采用电偶极子理论建立的数学模型，推导得到光纤折射率热光系数的解析表达式，其中光纤折射率与温度之间满足线性关系。此外，利用经典的弹性力学理论，并针对光纤实际的应用环境，推导得到光纤折射率弹光系数的解析表达式。结合光纤传输理论，最终推导出光纤延迟的温度特性方程和应变特性方程，从而揭示了光纤延迟与温度和应变之间的线性关系。　　其次，建立高精度光纤折射率测量平台，实现了光纤的热光系数和弹光系数的测量，测量结果表明：随着环境温度的增加，光纤折射率线性增加，而热光系数的测量值为1.3×10-5/℃；随着光纤轴向应变的增加，光纤折射率线性减小，而弹光系数的测量值为5.48×10-7/με。另外，建立基于频域相位法的高精度光纤延迟测量平台来完成温度系数（K）和应变系数（J）的测量，其测量精度优于0.1 ps。测量结果表明：在-60℃-750℃的温度范围内，光纤延迟与温度之间满足正线性关系，而测量到的温度系数约为39.5 ps/km℃；光纤延迟与轴向应变之间也满足正线性关系，且涂覆层不会影响光纤的轴向应变，而测量到的应变系数为3.82 ps/km·με。在这里，实验测量结果与理论推导结果相符。　　然后，提出一种基于光纤延迟的温度传感方案，该传感方案无需依赖高精度的光谱测量，而通过测量温度引起的相位延迟变化来实现温度传感。根据该传感原理，设计了两种光纤传感系统结构，分别为双波长结构和可级联结构，而且结合温度传感实验，分别从可重复性、稳定性和测量精度等方面对这两种传感结构进行了测试和分析。经验证，这种传感方案具有良好的可行性，能够实现高精度的温度测量。接着，设计并搭建完成一套具有工程应用价值的准分布式光纤温度传感系统，该传感系统沿着32.61 km的光纤均匀分布有8个传感节点，能够在-30℃-80℃的温度范围内实现温度测量，其平均测量精度优于0.1℃。　　最后，研制了高精度温度不敏感的光纤应变传感系统，其中采用高精度光纤切割平台将传感光路和参考光路的长度差控制在0.6 mm，使得该传感系统可以通过温度补偿有效地克服环境温度波动所带来的影响。而且，该传感系统能在350με的范围内实现4.75με的应变灵敏度，能够满足实时、高精度的光纤应变测量。此外，为了克服鉴相模块的性能水平对延迟测量精度的限制，提出一种基于光脉冲自相关的光纤应变传感解决方案。该传感方案使用脉冲激光器作为系统光源，利用光脉冲信号的自相关特性，通过测量自相关峰的主峰值和次峰值之间的时间间隔来实现应变传感，从而将延迟的测量转化为长度的测量，可以在满足相同传感光纤长度的情况下将应变灵敏度提高一个数量级，同时还具有光脉冲偏振和温度不敏感的特点。