光纤传感器具有耐腐蚀、质量轻、灵敏度高、结构灵巧、抗电磁干扰、可与光纤通信系统相兼容等优势,近年来相关技术发展迅速,在工农业生产、社会安全、工程施工、环境监测等领域得到了广泛应用。相较于传统的光纤传感器,模间干涉型光纤传感器的结构更加紧凑,实现了对传感光路的进一步简化,因此,基于模间干涉效应的光纤传感器在近年来得到广泛的研究。由于其具有的一系列优点,模间干涉型光纤传感器在相对湿度的测量上具有很大的应用潜力。本论文对基于模间干涉效应的光纤相对湿度传感器进行了研究,研制出几种新型的光纤相对湿度传感器,主要工作内容如下:(1)提出了基于二氧化铈纳米片层的新型模间干涉式光纤相对湿度传感器。用水热法在光纤表面生长出了多孔结构的二氧化铈纳米片层,通过生长温度的不同调控二氧化铈纳米片层的表面形貌,实验发现光纤表面生长了多孔二氧化铈纳米片层后对相对湿度的变化有良好的响应特性。利用错位式熔接制作了具有模间干涉效应的Michelson光纤干涉仪,并在干涉仪的传感光纤上生长了多孔二氧化铈纳米片层。生长多孔二氧化铈纳米片层后,Michelson干涉仪的反射光谱随相对湿度的增加发生蓝移,其波谷波长线性的减小,传感灵敏度约为17.7pm/%RH。(2)提出了基于氧化锌纳米棒的新型模间干涉式光纤相对湿度传感器。研究了氧化锌纳米棒在光纤表面的生长过程,提出用两步生长法,即先生长种晶层,再继续生长纳米棒的方法使氧化锌纳米棒垂直生长在光纤的表面。相对湿度响应测试表明,表面生长了氧化锌纳米棒的光纤对相对湿度的变化非常敏感。对基于氧化锌纳米棒的错位熔接式Michelson光纤干涉仪的相对湿度传感特性进行了研究,实验发现,在干涉仪的传感光纤上生长氧化锌纳米棒后,其反射光谱随相对湿度的增加而蓝移,波谷波长向短波长处线性漂移。通过控制生长时间,得到了不同直径的氧化锌纳米棒。通过减小纳米棒直径的方法使得相对湿度传感器的灵敏度提高,当纳米棒直径为40nm时,传感器的灵敏度最高,为30.2pm/%RH。(3)提出了基于单模-无芯结构的光纤干涉仪中模间干涉效应的新型光纤相对湿度传感器。制作了单模-无芯结构的光纤干涉仪,在无芯光纤上涂覆聚乙烯醇(PVA)薄膜。在干涉仪中,单模光纤的纤芯模式激励出无芯光纤中的多个高阶模式,导致了模间干涉效应。运用有限差分光束传播法对干涉仪进行了模拟,模拟结果显示干涉仪具有很好的折射率敏感特性。相对湿度传感实验发现,涂覆PVA的单模-无芯结构光纤干涉仪具有很好的相对湿度响应特性,其反射光谱随着相对湿度的增加发生蓝移现象,波长的漂移量与相对湿度呈线性关系。在此基础上,研究了无芯光纤的直径和长度对单模-无芯结构光纤干涉仪相对湿度灵敏度的影响,发现当无芯光纤直径减小或长度增加时,无芯光纤与外界介质作用增强,干涉仪的相对湿度灵敏度随之增强,灵敏度最高可达95pm/%RH。(4)提出了一种同时测量温度与相对湿度双参数的光纤传感器。利用布拉格光纤光栅与无芯光纤的级联构成传感器。传感器对温度与相对湿度的变化都很敏感,通过构造矩阵,分别给出温度的改变量△T和相对湿度的改变量ARH,解决了实际应用中存在的双参数交叉敏感问题。