光纤传感器由于具有不易受电磁扰动、抗化学腐蚀、结构轻巧、低损耗、传输容量大、测量对象广、与光网络易兼容等优点而逐渐取代传统传感器，被越来越多地用于各种高新技术领域。该类传感器的信号调制手段包括强度调制、相位调制、偏振调制、波长调制和频率调制。近年来，基于相位调制的光纤传感器受因可实现对外界参量快速且高灵敏度检测、可在大范围内实现动态测量而受到诸多关注。光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)是此类传感器最重要也是应用最广泛的结构形式之一，它主要是通过外界参量作用于信号臂，改变两路光的相对相位，再利用相干探测技术解调出外界环境参量的实时变化信息。全光纤MZI由于将信号臂和参考臂集成在同一根光纤中、制作方式简单灵活、低成本、便于安装，近几年一直是人们的研究热点，也逐渐成为集成化、智能化光纤传感器的典型代表。本文针对目前全光纤MZI的研究现状进行了总括，从传感单元结构设计角度提出尚存在的一些问题并以此为基础，设计制作了两种不同类型的全光纤MZI，对其理论模型、实验制作、光谱特性以及传感特性进行了系统研究，本文主要研究工作及相应研究成果有:　　 1.基于两个长周期光纤光栅(LPFG)构成的MZI受相位匹配条件的限制，提出用模式激发或耦合具有连续性的过熔类光纤锥结构代替其中一个LPFG，构成灵巧型纤栅式MZI，并初步建立起相对应的模式干涉理论。研究表明:光纤光栅模式耦合特性、自由光纤区域和光纤缺陷模式耦合特性不同程度地决定了干涉仪的插入损耗、自由光谱范围及条纹对比度。　　 2.实验制作基于普通均匀LPFG和倾斜长周期光纤光栅(TLPFG)的MZI，并对干涉仪进行温度、折射率和应变的传感实验。研究表明:此类干涉仪极易实现且干涉仪不同结构参数对传输谱特性的影响与理论预测一致，具有较高的温度灵敏度(0.07042 nm/℃)和折射率灵敏度（104.09nm/RIU），有望用于大容量、高精度、单/多参量的传感检测。　　 3.基于光束传播法(BPM)系统模拟了不同结构参数对M-Z(Mach-Zehnder)干涉微腔传输谱特性的影响。研究表明:微腔深度、长度、腔壁倾斜度、腔内介质均会不同程度地影响干涉谱的插入损耗和条纹对比度，实际应用中应视具体情况选择合适的微腔参数。　　 4.搭建气体传感平台，初步实现了光纤M-Z干涉微腔对不同种类气体的传感检测，并将光纤微腔刻蚀技术进行了延伸，数值模拟了微结构光纤侧面非对称结构对传输光偏振相关损耗(PDL)影响。研究表明:M-Z干涉微腔的气体传感灵敏度约为3165nm/RIU，与理论预测结果基本一致;微结构光纤侧面非对称结构引入较大的PDL，对研制光纤偏振器件具有重要的启迪意义和学术价值。