随着网络的迅速发展，普通单模光纤已经不能满足快速增长的传输容量和速率的要求，而基于空分复用结构的多芯光纤可以有效解决传输容量的问题，引起了行业内的广泛关注。同时，基于光纤微结构处理的光学器件在光纤通信、光学集成以及光纤传感领域应用广泛，对此类型器件的开发和研究同样具有重要的价值。虽然多芯光纤作为传输介质已经获得了行业内的深入研究，但其在传感器件应用方面还较为薄弱。利用多芯光纤的空分复用的特殊结构，对其进行微结构处理，以制作相应的光学器件，可制备高性能的光纤传感器件，具有巨大的应用前景。　　本论文利用微结构处理的方式设计并制作了基于通信用弱耦合七芯光纤的光学器件，主要包括锥形结构与球形端面共同作用的迈克尔逊干涉仪（MI）以及可控偏芯方式实现的多通道集成的马赫泽德干涉仪（MZI），并对其相关特性进行了研究。前者利用异质七芯光纤的芯间多径干涉实现了高性能、高灵敏度的高温测量。后者利用弱耦合多芯光纤结构的低串扰特性，结合相应的多芯耦合器，对光纤进行可控的偏芯熔接，实现了一个集成的多通道干涉仪。　　本论文主要论述了：　　(1)总结现有的典型光纤微结构及微加工方式，并讨论其在多芯光纤器件中应用的可能。其中熔接处理是实现微结构最简单的方式，包括对准熔接和偏芯熔接两种类型。此外，锥形结构、微腔结构、微通道结构等也是常见的微结构类型。制备微结构时还会用到光纤微加工技术，主要包括飞秒激光加工技术、熔融拉锥、化学腐蚀、研磨抛光等。各微结构及微加工处理方法均能与多芯光纤相结合，并发掘相应的器件应用。　　(2)提出基于锥形结构的多芯微结构模型并完成实验制备。利用熔接机电弧放电拉锥程序可对多芯光纤进行熔融拉锥处理，该过程参数可控，且较为稳定。通信用多芯光纤芯间距较大、串扰小，利用拉锥处理，可在锥区实现光场的扩散与耦合，以制备相应多芯器件。本章设计了多种结构形式，并完成了相应的实验制备，证明了锥形结构应用于多芯光纤器件上的可行性。　　(3)提出基于锥形结构与球形端面结合的迈克尔逊干涉仪。基于前一章节提出的单锥反射式结构，在单模光纤末端熔接一段多芯光纤，并在熔接点处拉锥，可将单模光纤中的光耦合到多芯光纤的各个芯中，利用弱耦合光纤的低串扰特性，实现芯间多径干涉。并在多芯光纤尾端引入球形端面结构，实现光场的二次耦合和分配。通过仿真和实验证明了该方案的可行性，通过光谱分析证明了该结构的干涉原理，并验证了锥形结构与球形端面的作用。　　(4)利用多芯迈克尔逊干涉仪实现高灵敏度的高温测量。上述迈克尔逊干涉仪结构反射谱消光比达到25dB，自由光谱范围达到166.34nm（L=1cm）。因此该结构可以在无光谱重叠的情况下，实现大范围的测量，且光谱具有尖锐的低谷，利于数据的读取。通过实验测量50℃-900℃范围内该结构的反射谱线，分析得出其高温灵敏度达到165pm/℃，且具有较好的重复性。由于高灵敏度、高消光比、宽的探测范围和简单的制备过程，该传感器具有广泛的应用前景。　　(5)提出基于可控偏芯熔接的多通道马赫泽德干涉仪结构。本章利用多芯光纤空分复用的特点，在弱耦合多芯光纤两端连接相应多芯耦合器，并在熔接点处引入旋转和平移操作，实现多个芯的偏芯熔接。相当于多个偏芯干涉仪结构在一根光纤上的集成。此偏芯方式灵活可控，可从旋转角度、X轴偏移、Y轴偏移三个维度调节。通过实验完成了该多通道干涉仪的制备，得到多个芯的透射谱线，并分析了其干涉来源。