微结构光纤(Microstructured optical fibers)是一种具有多样性结构的光纤，其包层中沿轴向周期性排列着微米级的空气孔，可以通过设计空气孔的大小和排列的位置来调整光纤的传导特性如模式、透射宽带、双折射、色散、非线性等；同时可以通过填充液体或者其他物质进入空气孔或空气芯中，改变其固有的传输性质，制作成可调谐器件，并将其应用到光纤传感领域，因而受到人们的广泛关注。本论文基于三种不同结构的微结构光纤(简化空芯微结构光纤、空芯光纤、双芯微结构光纤)，采用飞秒激光微加工技术和选择性部分填充技术，制作了三种不同结构、不同原理的光纤传感器件，并研究了它们的传感特性。第一章和第二章着重探讨了微结构光纤的导光机理及其分类。针对光子带隙型微结构光纤，利用ARROW模型进行分析；而对于全内反射型微结构光纤，运用模式干涉理论进行分析。同时介绍了文章所需加工技术以及实验方法，包括飞秒微加工和手动填胶技术等。详细介绍了飞秒激光微加工技术的优势以及具体微加工光纤的操作。同时提出了改进的手动填胶方法，对微结构光纤进行选择性填充。全文研究内容的主要创新点如下：　　(1)提出并制作了基于简化空芯光纤(Simplified hollow core PCF)制作的法布里伯德(Fabry-Perot)气压传感器。该传感器由一根单模光纤熔接上一段简化空芯微结构光纤，同时结合选择性填胶技术和飞秒激光微加工技术，对光纤端面进行选择性开孔，使其空气芯保持开孔而空气包层被堵塞。再将选择性开孔的光纤末端至于水中，一个可压缩的Fabry-Perot谐振腔在PCF的空气芯中形成。在单模光纤熔接点处空气芯与空气孔是相互连通的，当升压将液柱压进空气芯时，旁边的空气孔包层起到了缓冲气压的作用，这将极大提高器件的气压灵敏度。在800μm长度的光纤上，我们得到的灵敏度为18.15μm/KPa。该器件在高灵敏气压传感领域有潜在应用。　　(2)首次利用基于反谐振波导的纯石英空芯光纤(Hollow-core fiber)制作了两种不同调制方式的气压传感器件，分别为强度调制型和波长调制型传感器。强度调制型传感器仅需将空芯光纤两端与单模光纤熔接，通过改变外界气压而改变空芯光纤外包层的反射率，使得谐振强度发生变化从而到达传感的目的。而波长调制型传感器，是将强度调制型器件改进，其制作过程中需要采用飞秒激光微加工技术，将强度调制型的器件进行一个钻孔处理。此类器件的气压灵敏度高达3.59 nm/MPa，同时分析了该温度及应力交叉响应，其温度交叉响应和应力交叉响应都很小，而且该器件探测极限极低，达4.59 KPa，这与其它光纤传感器相比，有明显优势。我们提出的两种传感器灵敏度高、交叉响应小、没有明显迟滞现象，相比于本文中第一种传感器有更强的实际应用价值。　　(3)对双芯微结构光纤(Dual-core PCF)进行部分填充实验，制作了多组分的模式干涉仪，并用于温度和应力的多参数传感实验。此器件相比于前两种传感器，其优势在于可以解决温度交叉响应的问题。首先，通过手动填胶的方法，对双芯微结构光纤的部分空气孔填充，使其中一个芯周围的空气孔填充有折射率液而另一个芯周围空气孔保持原样。同时激发了双芯微结构光纤的高阶模式，使其产生了多组分的模式干涉，即一个大包络和一个精细干涉光谱。经过理论计算和实验证明，大包络由两个芯之间的基模干涉产生，而精细光谱由为填充芯的基模和高阶模式干涉产生。该器件可以通过一个矩阵解调的方式实现温度和应力的同时测量，同时具有高温度灵敏度(5.42 nm/℃)。