随着科技的进步和经济的飞速发展,研制开发新型实用高性能的传感器,在各行各业都具有重要价值。在各种光学传感器中,基于模间干涉的锥形传感器成为研究中一大热门方向。锥形光纤将传感器的结构尺寸缩减到毫米乃至微米量级,具备成熟的理论基础和制备技术,并且具有高灵敏,高可靠性等优点。本文以此为出发点,从理论设计和实验制备以及性能检测等三方面出发,基于模间干涉原理,提出了基于锥形光纤的两种传感器结构,分别为芯径较大的S锥光纤传感器和芯径较小的基于色散转折点的微纳光纤传感器,并通过与传统器件的对比验证该结构的优势。本文的研究内容如下:首先,对现阶段传感器件的应用需求进行调研,分类介绍不同类型的模间干涉光纤传感器。重点对S型光纤、直锥光纤、基于色散转折点的微纳光纤等传感器结构介绍了其历史发展、前沿设计和存在问题。其次,对锥形光纤进行理论分析和仿真模拟。采用微分思想构建S锥光纤的传输模型,采用光束传播法对S锥光纤的模式干涉和能量耦合情况进行分析。对于微纳光纤,给出波导方程并且计算不同腰区直径下微光纤的倏逝场能量占比,验证其传感可行性。接下来,介绍了传感器的制备、分析和性能检测。首先探究了S锥光纤制备工艺,展开结构参数影响因素分析,搭建了用于低浓度液体环境的微流道传感系统,配置不同浓度梯度的氯化钠溶液用于S锥光纤的折射率传感性能检测,并对不同结构参数的S锥光纤进行相同实验,对比分析腰区直径和轴向偏移量对于S锥光纤的折射率响应程度的影响。挑选出灵敏度更高的传感器,对其温度响应特性进行探究。在该基础上,对该传感器进行表面功能化,用于生物传感实验,实现了对超低浓度的Ig G生物分子的特异性识别。最后为了在低折射率环境内实现更高灵敏度的传感,设计制备了基于色散转折点的光纤传感器。首先介绍了色散转折点出现的原理,对色散转折点的出现条件进行了系统的仿真计算,对不同光纤直径,入射波长,外界环境折射率主要影响因素进行分析,计算该传感器结构处于色散转折点条件附近时,其折射率灵敏度高达10~4nm/RIU。基于仿真结果,在实验上制备基于空气和液体环境的色散转折点的微纳光纤结构,测得液体环境的色散转折点的微纳光纤灵敏度为3957.1 nm/RIU,验证了该结构的高灵敏特性。