微波光子学（Microwave Photonic,MWP）是一门融合了微波和光子技术,通过光域实现微波信号的产生、传输及处理的交叉学科。微波光子技术不仅具有光纤通信的大容量、低损耗、抗电磁干扰等优点,还为微波信号的生成、操纵、传输和测量提供了丰富的带宽资源,打破了微波域的“电子瓶颈”,在雷达、通信、传感器系统以及仪器仪表等各应用领域有着广泛的应用。本文从光纤模式特性入手,分析并研究了基于模间干涉的带通微波光子滤波器（Microwave Photonics Filter,MPF）并探索MPF在传感领域的应用。旨在优化MPF系统结构,提升MPF系统性能,为光纤传感提供高分辨率的解调方案。此外,本文还从光纤的色散特性出发,设计了基于少模光纤（Few Mode Fiber,FMF）模式特性的带通MPF。工作概况如下:（1）理论分析并实验研究了基于偏芯熔接的单模-少模-单模（SMF-FMF-SMF,SFS）模间干涉分割宽带光源（Broadband Source,BOS）的MPF。理论上对少模光纤的模间干涉以及基于马赫曾德尔干涉仪（Mach Zehnder Interferometer,MZI）分割宽带光源的MPF进行了分析;实验上采用纤芯偏置熔接方式制作了SFS结构,并实现了基于单SFS及级联的SFS分割宽带光源的MPF,分别获得了单通带及四通带的频率响应。基于单SFS的MPF具有单通带特性,其通带位置与SMF的长度、二阶色散以及MZI的FSR相关,其3d B带宽还受到BOS和光放大器的光谱影响。基于级联SFS的MPF具有四通带特性,其中两个通带分别与对应的SFS透射谱的FSR相关,另两个通带受两个SFS透射谱的FSR共同影响。（2）研究了基于多模-单模-多模（MMF-SMF-MMF,MSM）模间干涉分割BOS的MPF及其在温度传感中的应用。实验制备了MSM结构的MZI,并实现了基于MSM分割宽带光源的MPF。该MPF频率响应通带频率随温度的变化不明显,而其响应的峰值和谷值随温度的变化显著。与光谱解调法相比,MPF峰值和谷值的解调方法将温度传感分辨率提高了两个数量级。（3）设计了基于空气孔辅助渐变折射率少模光纤（Hole-assisted Graded Index Few Mode Fiber,HGI-FMF）的可调谐带通MPF。依据可调谐带通滤波器对HGIFMF模式作为MPF抽头的要求,对HGI-FMF进行了优化设计,实现了四个模式组间具有相等的模式组群时延差（Differential Modal Group Delay,DMGD）,且DMGD随波长可调谐。仿真分析了以HGI-FMF承载的四个模式组作为有限冲激响应（Finite Impulse Response,FIR）抽头的可调谐带通MPF的性能,并详细分析了HGI-FMF制造误差对滤波器性能的影响。该MPF的通带响应随光源的波长可调谐,且MPF性能对光纤制造误差具有很强的宽容度。