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通过将直光纤弯曲成U形,可实现纤芯中的光耦合至包层,将传感金属膜直接镀制于U型结构包层外侧即可构成U型光纤表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）传感器。因为U型结构的存在,传感区的SPR入射角更容易控制和改变,传感器的灵敏度会得到提升。与直光纤SPR传感器相比,U型光纤SPR传感器的灵敏度将提升40%左右,可以精确检测低浓度的生物化学分析物,这使得U型光纤SPR传感器更适用于生化检测领域。本论文提出一种用于生化检测的U型光纤SPR传感器,在深入研究U型光纤SPR传感器性能基础上,设计制作出了一种性能优异的U型光纤SPR传感器,并使用纳米材料对其进行增敏,进一步提高其灵敏度,再将增敏后的传感器应用于实际待测分析物的检测。具体的工作包括:1.U型光纤SPR传感器传感性能研究。搭建了U型光纤SPR传感器传感性能实验测试平台,通过控制变量法对影响U型光纤SPR传感器性能的参数进行了详细的研究,得到了性能最佳的设计参数:渐变折射率多模光纤作为传感光纤、U型光纤弯曲半径为0.5-1 mm、传感金属膜层为50 nm的金膜。在此基础之上,提出了一种基于U型结构的双通道光纤SPR传感器,通过控制两段U型光纤的弯曲半径来控制两个通道的共振波长工作范围,以使两个通道的工作波长完全分离,在折射率范围为1.333-1.385时,两个通道的折射率灵敏度分别为1414 nm/RIU和3687 nm/RIU。2.U型光纤SPR传感器传感膜修饰增敏研究。详细研究了金纳米棒、金属有机框架材料、MXenes材料的性质和修饰方法,通过不同的修饰方法成功将这三种材料修饰到了U型光纤SPR传感器表面。对比修饰前后传感器的性能,可以发现纳米材料能在一定程度上调节U型光纤SPR传感器共振波长范围,并在一定程度上提高传感器的灵敏度,最高可以使得传感器的折射率灵敏度提升30%。3.U型光纤SPR生物传感器生化检测应用研究。将本文设计制作并经过纳米材料增敏的U型光纤SPR传感器分别应用于重金属铅离子、肿瘤标志物MUC1蛋白、葡萄糖和蔗糖的检测。针对不同的待测物,合理选择检测方法和纳米材料来实现对它们的检测。由检测结果可知,对重金属铅离子最低检测限为0.34 ng/mL,对肿瘤标志物MUC1蛋白的最低检测限为0.16 pg/mL。这表明本文提出的U型光纤SPR传感器性能优异,具有较高的检测灵敏度、较好特异性和稳定性,并且对这些待测物具有较低的检测限,能够实现低浓度生物化学分析物的检测。