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微结构光纤(Microstructured optical fibers,MOF)具有复杂多变的结构和丰富的模式特性,通过微孔设计在光纤内部引入新的波导结构,利用谐振耦合原理,可对光纤的传导特性进行调控。其中,基于微流材料集成谐振型微结构光纤对温度、应力和磁场等物理参量的高响应灵敏度,许多具有超高灵敏度的折射率传感器、温度和应力传感器等被广泛研究。然而,由于各个物理参量之间存在交叉敏感的问题,限制了其在双参量或多参量传感领域的应用。因此,利用微流集成技术和谐振耦合原理来开展多元传感器的研究具有重要的学术价值和应用意义。本文通过优化设计微结构光纤的微孔结构,提出了一种基于圆孔混合结构的谐振型微结构光纤,探寻了谐振耦合机理,并分析了其在偏振滤波器和传感器方面的应用;基于谐振耦合原理和微流材料集成光纤,实现了级联多元传感器和混合填充多元传感器。主要研究内容如下:1.通过优化设计微结构光纤的微孔结构,引入包层缺陷,提出了一种基于圆孔混合结构的谐振型微结构光纤。理论模拟并分析了纤芯模式与包层模式的谐振耦合特性及光纤结构参数、温度对谐振区域的影响,提出了其在偏振滤波器方面的应用。利用选择性微流集成技术对该光纤进行填充,实现了Sagnac干涉仪对温度的传感,并进一步提出了其在双参量传感中的应用。2.基于微流材料集成技术,制备了单孔微流注入微结构光纤(Single-hole-microfluidinfiltrated MOF,SHMI-MOF)和光子带隙光纤(Photonic Bandgap Fiber,PBF),并设计实验研究了两种光纤的传感特性。实验测得SHMI-MOF和PBF的温度灵敏度分别为-13.94nm/°C和-5.39nm/°C,应变灵敏度分别为-34.48pm/με和-29.52pm/με。3.基于两种光纤不同的传感特性,提出了基于PBF和SHMI-MOF级联光纤的级联多元传感器,解决了温度和应力的交叉敏感问题,实现了温度和应力的同时测量。然后,利用两种微流集成技术在同一段光纤上分别进行单孔填充和全填实现了一种新型传感器——混合填充多元传感器,打破了级联多元传感器体积大、损耗大以及制备复杂等局限性。