与传统的电学传感器相比,光纤传感器具有体积小、质量轻、抗电磁干扰以及耐腐蚀等优点,近年来得到了研究者们的广泛关注。随着材料科学与先进加工工艺的发展,出现了各种光纤传感器制备方法,例如飞秒激光加工、离子束刻蚀和高温电弧放电等,其中利用电弧放电法制备光纤马赫-曾德尔干涉仪等传感器,由于其操作简单、成本低等优势吸引了较多关注。基于马赫-曾德尔干涉仪原理的光纤螺旋锥结构,作为一种新型扭转传感器已经成为一个研究热点。本论文对基于螺旋锥结构的马赫-曾德尔干涉仪光纤传感器进行详细探索,研究其制备方法及扭转、温度、应变和折射率等传感特性。首先,利用熔接机电弧放电方法在熊猫光纤上制备螺旋锥结构。采用电弧放电结合旋转一端光纤的方法制备螺旋锥结构,通过优化放电时间和光纤夹具旋转角度等参数,得到最优的制备参数:(第二阶段)放电时间是7 s,夹具旋转角度为360~°。并对所制备的光纤螺旋锥结构进行扭转、温度和应变传感测试。实验结果表明,该结构具有优异的扭转特性,灵敏度约比其他光纤扭转传感器高一个数量级,达到-3.191nm/(rad/m),并且可分辨扭转的方向(顺时针/逆时针);进一步研究发现它的温度灵敏度极低,在21~100℃的温度范围内光谱波长漂移仅有0.74 nm,可以认为其对温度不敏感,可有效解决实际应用中交叉敏感的问题;此外,在0~784的应变范围内,其应变灵敏度为-29.168)/。为了研究不同类型光纤螺旋锥结构及其传感特性,在普通单模光纤上制备了螺旋锥结构,研究了其温度、应变、折射率和扭转特性。实验结果表明,单模光纤螺旋锥结构温度灵敏度同样也比较低,最大波长波动是0.62 nm,强度波动为0.03 dB;另外,随着所施加的轴向拉伸应变增大,透射光谱波长向短波方向漂移,应变灵敏度是-22.828)/;而随着外界环境折射率的增加,光谱波长向长波方向漂移,其折射率灵敏度为640.34 nm/RIU;这种单模光纤螺旋锥的扭转特性表现为透射光谱强度的变化,光谱波长几乎不发生漂移,其扭转灵敏度最大为-0.458dB/(rad/m)。最后受到S型光纤锥和螺旋锥的启发,将两者结合起来,在单模光纤上制备出一种S型螺旋锥结构,研究其扭转、温度、应变和折射率特性与螺旋锥结构是否有差异。实验结果表明,在应变和折射率传感性能方面,S型螺旋锥并没有表现出特别大的不同,都是表现出对应变“蓝移”和对折射率“红移”的特性,且其应变灵敏度最大为-156.50 pm/,折射率灵敏度最大是711.36 nm/RIU。但是S型螺旋锥结构的温度特性表现出非线性,随着温度升高其光谱波长和强度变化无明显规律。此外,关于该结构的扭转特性,随着对其施加顺时针扭转率的增大,光谱表现为强度的变化,顺时针扭转灵敏度为-0.087 dB/(rad/m);而随着逆时针扭转率的增加,则更多地表现为光谱波长的漂移,逆时针扭转灵敏度是0.475nm/(rad/m)。