随着科学技术的发展,传感器在各行各业的应用中发挥着越来越重要的作用。光纤传感器因其高灵敏度、抗干扰能力强、稳定性高、测量速度快、信息容量大等独特优势被广泛应用在航空航天、生物医学、环境监测等领域,成为传感领域的热门研究课题。本文首先介绍了光纤传感器的工作原理与发展概况、常见光纤传感器的分类以及不同调制方法的原理。其次,简要分析了光纤的模式理论,以麦克斯韦方程组为出发点,介绍了电磁波的波导方程和亥姆霍兹方程、光纤中传播的各模式的解析解表达式,阐述了传统相位调制方法,并提出了一种新的相位调制方法来实现折射率的测量,介绍了光纤传感的模拟方法时域有限差分法及仿真软件FDTD Solutions。然后,论文以干涉型光纤传感器为研究重点,针对两种常见的光纤传感器结构:马赫-曾德尔干涉仪和单模光纤-多模光纤-单模光纤的典型模式干涉结构,采用提出的新型相位调制的方法,基于这两种结构进行外界环境折射率的测量,详细讨论了各结构的误差,包括分辨率误差和处理误差,并对误差与各参数的依赖关系做出了详尽的分析。其中,基于马赫-曾德尔干涉仪的折射率传感器的灵敏度可以达到2e4/RIU;单模-多模-单模的模式干涉结构的灵敏度达3e4/RIU。以该方法进行相位调制,无需外部定标即可得到测量结果,并且可以得到外界环境折射率的色散关系,极大程度减小了误差的量级,大幅度提升了灵敏度。最后,对本文提出的基于相位调制的光纤传感器进行了总结和展望。