在20世纪70年代,随着光纤技术的快速发展,光纤传感技术也得到飞速的发展。光纤传感技术作为一种新型的传感技术,已经被大量应用在光电技术产业中。光纤传感器可以测量温度、折射率、应力、压力、气压等多种物理量,它与传统的电传感器相比具有抗电磁干扰、损耗低、精度高等优点。本文设计了四种不同结构的马赫-泽德光纤干涉仪(Mach–Zehnder interferometer,简称MZI)。利用该干涉仪构成不同功能的光纤传感器,并对传感器的结构,传感机理,特性等进行了理论分析和实验研究,主要工作包括:1、为了实现高精度温度和应力测量,利用飞秒激光微加工技术,设计并制作了一款高灵敏度光纤传感器。理论分析了利用该结构实现温度和应力测量的工作机制。利用该结构进行了温度与应力传感实验。实验结果表明环境温度传感灵敏度为54.29 pm/℃,轴向应力传感灵敏度为1.1 pm/με。这种光纤传感器具有体积小、结构简单、灵敏度高的特点。2、为了实现温度和应力的高精度同时测量,利用波长800 nm飞秒激光和光纤熔融拉锥机制作一个MZI,利用它进行温度和应力同时测量。理论分析了该传感器实现温度和应力同时测量的原理,利用该结构进行了温度与应力传感实验。实验结果表明:利用传感器透射谱第一个谐振峰(dip1)进行测量获得的灵敏度为40.4 pm/℃和0.32 pm/με;利用传感器透射谱第二个谐振峰(dip2)进行测量获得的灵敏度为52.0 pm/℃和0.38 pm/με。这种光纤传感器具有体积小、结构简单、灵敏度高的特点。3、利用多芯光纤与光纤错位熔接技术,制作了一种全光纤MZI光纤传感器实现了对温度和折射率的同时测量。实验结果表明,随着环境温度的变化,传感器透射谱峰值波长线性漂移,灵敏度达到54.238 pm/℃,而透射谱峰值强度随温度变化不敏感;随着环境折射率的变化,传感器透射谱峰值强度线性变化,灵敏度达到10.704 dB/RIU(RIU为折射率单位),而透射谱峰值波长随环境折射率变化不敏感。在温度与折射率测量时分别利用波长调制法与强度调制法,因此它们同时测量不存在交叉敏感。4、利用塑料包层光纤与光纤熔接技术,制作一种全光纤MZI光纤传感器实现了对温度和折射率的同时测量。简单分析了传感器实现折射率和温度测量的基本原理。实验结果表明:传感器透射光谱第一个谐振峰(dip 1)测量得到的温度和折射率的灵敏度分别为12.0 pm/℃和39.18 nm/RI,传感器透射光谱第二个谐振峰(dip 2)测量获得的温度和折射率灵敏度分别为13.3 pm/℃和52.56 nm/RI。本论文提出的四种MZI光纤传感器具有易于制作,灵敏度高,结构简单等优点,具有很好的应用前景。