水污染检测一般是对污染物浓度的检测,国际上从20世纪70年代就开始研究适用于各种不同目的的在线检测系统,但是到目前为止,水污染的检测仍以化学分析为主要研究手段,无法实现快速检测。水污染事件的频发要求水污染检测向微型化、现场化和便携化方向发展。光纤传感技术在水污染检测领域具有抗腐蚀性、电绝缘、可在线监测等独特的优势,其中微光纤因其响应快、灵敏度高、损耗低、强倏逝场等优异的性能脱颖而出。面向水污染的检测,本文利用微光纤的强倏逝场特性构建了微型光纤传感器,通过对不同类型的微光纤进行了传感结构的设计,分析了光在其中的传播特性,并对传感器进行了理论和实验研究,实现了对水中污染物浓度的高精度、高灵敏度测量,可为水污染的在线检测提供新的手段。本论文的主要内容包括:(1)阐述了倾斜光纤光栅(TFBG)的基本结构和微纳光纤的制备方法,理论分析了倾斜光纤光栅的模式特性和微纳光纤的模式分布特点。对于TFBG而言,由于存在倾斜角,TFBG中除了存在纤芯模式之间的模式耦合外,也存在纤芯和包层模式耦合;对于微纳光纤而言,光纤直径越小,纤芯对光场束缚能力越弱,倏逝场能量越强,对外界环境的变化越敏感。(2)提出并实现了用于检测水污染中生化需氧量(BOD)浓度的倾斜光纤光栅传感器和基于微光纤耦合器的传感器。分析了这两种传感器的传感机理,并分别通过实验研究了在不同BOD浓度下两种传感器的特性。(3)提出并实现了三种用于检测氯离子浓度的微光纤传感器,实现了在线实时监测氯离子浓度变化。理论分析了微光纤结构的模式干涉特性,并通过Rsoft和Matlab对传感结构进行了数值计算。实验研究了三种用于检测氯离子浓度的光纤传感器与氯离子溶液浓度变化的响应关系。