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光纤传感器由于其灵敏度较高、几何形状适应性极强、可以制成任意形状的传感器、绝缘性能好、可以实现远距离的控制与监控、抗电磁和原子辐射干扰、耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能优异等优点使其在传感器领域具有重要地位。当光的全反射发生在介质与金属膜之间的连接界面时,由于倏逝波的存在将导致金属表面的自由电子形成表面等离子体。当倏逝波与表面等离子体相匹配时,相互之间会发生共振,光会被金属表面的等离子体吸收,这种现象称之为表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)。局域表面等离子体共振(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)与表面等离子体共振极为相似,但是与表面等离子体相比,局域表面等离子体可以表现出更大的光谱宽度。当亚波长金属颗粒/电介质层被周期性地堆叠时,限定于各个等离子体激元界面的电磁场耦合,产生集体响应,沉积在贵金属纳米粒子上的电介质能够有效地传递电荷,并提高纳米界面的电场强度。此外,电介质在三维结构中起着间隔层的作用,有利于垂直电荷密度振荡,将等离子体振荡模式从平面转换到三维结构中。DNA杂交是指通过评价DNA序列文库之间的遗传关系,获得生物之间遗传差异的一种生物分子方法。在基因筛选和检测,疾病生物标志物,转录谱和发现单核苷酸变异等方面,DNA杂交具有极其重要的理论价值和实际意义。本文基于SPR以及LSPR的原理制备了SPR光纤传感器以及多层结构LSPR光纤传感器,并且对其等离子体行为进行了检测与研究。之后根据生物分子检测的原理对我们制备的光纤传感器进行了特异性检测以及反应动力学的检测。首先,基于SPR的原理制作了SPR光纤传感器,采用纳米压印的方法将光纤加工成D型传感器,之后采用的是直接在铜箔上使用生长石墨烯的方法,然后磁控溅射一层金膜,并蚀刻铜箔以获得理想的复合结构。然后将此结构转移至D型光纤从而获得我们研发的D型光纤SPR传感器。该方法使金层与石墨烯层之间的接触更紧密,使SPR性能得以提升。通过对比分析,验证了石墨烯的存在可以使传感器拥有更高的灵敏度,在乙醇溶液的检测中,在1.3330和1.3657的折射率之间发现了40 nm的红移,计算之后得知,我们设计的传感器的灵敏度为1223 nm/RIU。并且通过数据分析得知该传感器具有良好的稳定性和重复性。之后基于LSPR的原理,提出了一种三维多层银纳米颗粒和石墨烯的结构,并且将其应用于U型光纤制备成多层LSPR结构U型光纤传感器。本研究基于银镜反应法形成银膜,这种方法生产成本低,灵敏度高,操作时间短,步骤简单,并且兼具银膜与分析物分子接触面积增大等优点,使得光纤传感器具有更高的检测灵敏度。之后采用还原氧化石墨烯的方法生长一层3 nm厚的石墨烯,在银膜外形成间隔层。通过对此传感器的等离子体共振行为进行了讨论和研究,对五个周期层的结果进行评估及判定,发现第三周期层为最佳周期层数。同时同样制备了与第三周期层相同厚度的单层银和石墨烯结构光纤传感器,对比验证周期层结构具有明显的优势。同时我们也给出了通过FDTD得到的模拟上的证明。最后依据生物分子检测的原理及步骤,将光纤传感器制备成生物光纤传感器,并且对其进行了特异性检测以及反应动力学的检测。利用所提出的生物光纤传感器,对其在不同浓度的目标DNA中的等离子体共振行为进行了讨论和研究,分析结果得知我们制备的生物光纤传感器都可以感知双链DNA螺旋之间发生的核苷酸键合,因此去区分DNA的碱基错配。此外,还评估了生物光纤传感器的反应动力学。基于这些实验结果,我们所提出的生物光纤传感器有望为医学和生物技术领域的检测开辟新的途径。