偏置马赫-曾德光纤传感器属于相位调制型的光纤传感器,不仅具有耐腐蚀、抗电磁干扰、成本低等特点,还具备制作简易、灵敏度高等优势,近年来受到研究者的广泛关注进而发展迅猛。本文介绍了常见的相位调制型光纤传感器的干涉原理,并对偏置马赫-曾德干涉原理进行了详细阐述。通过干涉理论推导出干涉极小条件下波长的表达式,得到影响波谷位置的特征参量。本文利用光束传播法对偏置开腔单模马赫-曾德光纤传感器中传输的模式、内部各模式光场的分布以及对影响透射波谷位置的结构特征参数进行数值分析,得出偏置长度与能量损耗呈正弦关系、偏置深度与能量损耗呈线性关系,外界折射率与干涉波长呈线性关系,且折射率的灵敏度为1050 nm/RIU。建立了级联双偏置马赫-曾德光纤传感器模型,分析了偏置长度和外界折射率对其传感特性的影响。利用光纤熔接技术设计并制备了偏置闭腔细芯马赫-曾德光纤传感器、偏置开腔多模马赫-曾德光纤传感器和偏置开腔单模马赫-曾德光纤传感器三种传感器,并对其进行温度与折射率传感特性实验。偏置闭腔细芯马赫-曾德光纤传感器对温度的灵敏度为65.76 pm/℃,并得出该光纤传感器对温度的灵敏度与偏置部分细芯光纤的长度并无关联,对其进行折射率传感特性实验,该传感器对折射率的灵敏度为234.69 nm/RIU;偏置开腔多模马赫-曾德光纤传感器的温度灵敏度为56.03 pm/℃,折射率的灵敏度为518.09 nm/RIU。偏置开腔单模马赫-曾德光纤传感器在水溶液中其温度灵敏度为162.86 pm/℃,该传感器对折射率的灵敏度为1043.09 nm/RIU。