光纤Mach－Zehnder干涉仪传感器以其制作方式灵活、性能优良等特性获得广泛关注与深入研究。飞秒激光写制的光纤微腔MZI为全光纤结构，具有耐高温、环境适用性强等优势，在化学、生物检测及环境监测中具有潜在的应用价值。并且，这种新型干涉仪制作方法简便、重复性好，有望实现批量生产。我们在实验中发现，飞秒激光写制的光纤微腔两侧壁与纤芯轴向不完全垂直，且两侧壁通常是非平行的。非平行壁光纤微腔Mach－Zehnder干涉仪出现了光程差随波长增大而线性减小、微腔总损耗随波长增大呈递减变化等反常现象。对此，经深入分析和研究，本文提出非平行壁光纤微腔Mach－Zehnder干涉仪新模型并初步建立了分析理论，对这种新型光纤微腔干涉仪的光学特性进行了深入研究，取得了一些创新性研究成果。本论文的主要研究工作及成果包括：　　 1.通过探索和优化系统加工参数和微腔结构参数，利用飞秒激光微加工辅以化学腐蚀法设计并研制出水溶液中干涉条纹对比度高达35dB的非平行壁光纤微腔Mach－Zehnder干涉仪，随后对造成侧壁倾斜的原因进行了深入分析。对于倾斜角度，优化系统各加工参数可在一定程度上加以控制，多次实验发现：聚焦显微物镜数值孔径越大，微腔侧壁倾斜角度越大；飞秒激光功率越大，微腔侧壁倾斜角度越小。　　 2.提出非平行壁光纤微腔Mach－Zehnder干涉仪新模型并初步建立了分析理论，采用新模型及分析理论对新型微腔干涉仪特性进行了研究。数值分析了微腔深度、侧壁倾斜角度等参数对干涉谱峰值位置的影响，理论研究了微腔的光波传输损耗、吸收损耗、插入损耗、材料红外吸收损耗以及它们对干涉条纹对比度的影响，理论分析与实验结果相符。　　 3.理论分析并实验研究了新型非平行壁光纤微腔Mach－Zehnder干涉仪的传感特性。其温度传感灵敏度较小，仅为0.026nm/℃，与理论值相当；用于流体传感实验研究时，获得的蔗糖水溶液折射率灵敏度高达－12937.31±295.62nm/RIU和－15995.20±120.16nm/RIU。应用研究表明：非平行壁光纤微腔Mach－Zehnder干涉仪可用于温度不敏感的高精度“点”式测量。　　 4.飞秒激光微加工作为辅助光子晶体光纤选择性填充的新方法以其实现过程简单、制作方法灵活等优势倍受关注，本论文仅对激光辅助的光子晶体光纤选择性填充进行了初步探索，实验与数值模拟结果表明：选择性填充PCF的传输特性强烈依赖于填充的空气孔数目及位置，其中最内层空气孔的影响最大，越向外层影响越小；部分填充的PCF既能保持完全填充PCF的调谐特性又可使光纤传输损耗极大的被降低。