基于PMF中正交偏振模的传输差异,构建了PSLI。与模式干涉相比,PSLI具有高稳定性、高信噪比、易于制作等优点,是光纤传感领域的研究热点。本文以PSLI为对象,系统研究了干涉仪的全局/局部扭曲特性,开发了基于转轴熔接的二阶Lyot-Sagnac干涉仪,实现了高区分度的扭曲与温度同步测量。主要研究内容有:(1)使用Jones矩阵理论和数值仿真方法研究了PSLI的传输光谱的特征。开展了全局扭曲传感测试,验证了PSLI干涉光谱的波长和强度响应特性。研究了局部扭曲响应特性,开展了变扭曲长度、变PMF长度条件下的系列扭曲实验。实验结果表明,传感器灵敏度与PMF的长度呈负相关特征,缩减PMF长度可有效提升传感器的波长灵敏度;在PMF长度为7 cm时,实验所得灵敏度高达852.1 pm/°。(2)基于二阶Lyot-Sagnac滤波理论,深入研究了PSLI的偏扭曲敏感特性。理论和实验分析了偏扭曲PSLI的波长响应特性,验证了偏扭曲传感器的线性响应改善与可调谐特性。实验结果表明,偏扭曲PSLI可实现在-360°～360°范围内灵敏度为70.8 pm/°的高线性响应(0.99)测试。进一步,研究了位于熔接点与单模光纤的偏扭曲PSLI响应特性,实现了-40°～40°范围内的波长/强度线性响应,并完成温度和扭曲的同步测量。(3)通过灵活的变角度连接,利用两段微小长度差异的PMF构建了新型二阶Lyot-Sagnac结构,实现了干涉光谱的游标效应。进而,开展了二阶Lyot-Sagnac的温度敏感特性测试,灵敏度提升约14倍,达22nm/°C。开展变熔接角度的二阶LyotSagnac扭曲响应特性研究,实验结果表明,熔接角为45°时,传感器具有最显著的强度调制特征,在135°～175°范围内,其灵敏度可达0.271 dB/°。