光纤及光器件的发展促使各种特殊结构的光纤被快速发掘并进入到研究者的视野中。光纤由于具有高集成度、结构紧凑和价格低廉等特点，被普遍应用在制作光开关、光纤偏振器和光纤激光器等光器件中，并且在光纤通信和光纤传感领域中也有着重要的应用价值。利用光纤制作的光纤传感器可以对方向性弯曲、温度、应变和折射率等物理量进行监测，使其在桥梁、交通、航空、水坝等结构的健康监测、机器人位姿传感、功能性材料内部变化实时测量等诸多领域都有着举足轻重的意义。由于光纤传感器具有体积轻便、抗电磁干扰能力强、传输损耗小、价格低廉、较容易制作、易于复用成网以及可埋入性等优点而得到广大科研人员的重视。光纤干涉式传感器是一类具有广泛应用前景的重要传感元件。但在一些特殊情况下，例如检测地震波的传播轨迹，火山喷发等，传统光纤干涉式传感技术灵敏程度是不够的，因此，研究新型光纤传感增敏机理具有重要的意义。
　　游标效应是提高测量灵敏度的有效方法，并在传感领域广泛应用。本文以光学游标效应为理论依据，提出了若干种结构的基于偏-单芯和偏-多芯光纤多集成干涉式传感器。由于在这些结构中，参考干涉仪和传感干涉仪集成在一起无法分开，因此将高频光谱对应单一干涉仪，并与包络光谱相比较，可以得到较好的放大效果。这几种传感器可用来实现方向性弯曲传感、温度传感和应变传感。论文的主要内容如下:
　　1、以游标效应为基础，提出了一种基于偏-单芯光纤和双孔光纤的Fabry-Perot(F-P)干涉仪的传感器。制作了参考干涉仪与传感干涉仪的自由光谱范围(Free spectral range，FSR)之差相差较大和相差较小的两种传感器。从理论上分析了干涉仪的传感原理，得出当参考干涉仪与传感干涉仪的FSR之差相差较大时，将不会产生游标效应;当参考干涉仪与传感干涉仪的FSR之差相差较小时，将发生游标效应。对两个干涉仪的弯曲、温度和应变传感特性进行了理论分析和实验测量。
　　2、以游标效应为基础，对基于光纤拉锥耦合方法制成的偏双芯-双孔集成Michelson干涉仪进行了理论分析和实验测试。首先介绍了偏双芯-双孔光纤集成Michelson干涉仪的制作方法及其原理，然后对偏双芯-双孔光纤集成Michelson干涉仪的弯曲特性进行了理论分析和实验测试，由于偏双芯光纤的不对称的特殊性质，该干涉仪可以实现方向可识别的弯曲传感;除此之外，通过理论研究和实验测试证明了改变外界环境温度，将会引起偏双芯-双孔光纤集成Michelson干涉仪的输出光谱发生漂移，因此，将该干涉仪用于测量温度的变化是可行的。实验结果显示该干涉仪可以用作方向可识别的弯曲传感器和温度传感器。
　　3、利用三芯光纤的三个纤芯折射率不同的特点，提出了两种结构的干涉仪:三芯光纤集成Michelson干涉仪和三芯-双孔光纤集成Michelson干涉仪。其中，介绍了三芯光纤集成Michelson干涉仪的制作方法和传感原理，然后对这该干涉仪的弯曲、温度和应变传感特性进行了理论分析和实验研究;以游标效应为基础，介绍了用光纤拉锥耦合方法制成三芯-双孔光纤集成Michelson干涉仪的制作方法和传感原理，并对干涉仪的弯曲，温度和应变特性进行了理论分析和实验研究。两种干涉仪利用三芯光纤的三个纤芯对称分布在中间芯两侧的特点，实现了方向可识别的弯曲传感器;然后通过理论研究和实验测试证明了环境温度的变化会引起两种干涉仪的输出光谱的漂移，将该干涉仪用于测量温度的变化，实验结果显示该传感器可以用作方向可识别的弯曲传感和温度传感;最后利用两种干涉仪的输出光谱随着作用在干涉仪上的应变变化而漂移的这一特性，将其用于应变传感特性的测量。通过分析可知，上述实验验证了两种干涉仪均可以用作应变传感特性测试。