得益于新型柔性材料的发展，具有生物兼容性、非入侵式且可贴附在皮肤上的柔性可穿戴传感器引起了科研人员的广泛关注，并开始在人机交互控制、人体健康监测以及运动障碍疾病的临床诊断等领域中推广使用。为了克服电学传感器容易受到电磁干扰和漏电等问题，近年来科研人员开始研发柔性光纤可穿戴传感器，使其既可测量大范围的弯曲形变，同时兼具对微小应变的高灵敏度响应。微纳光纤作为一种灵敏度高、弯曲损耗低且柔韧性极高的小型化光纤器件，可满足上述易弯曲和高灵敏两个要求，同时克服柔性光纤制备工艺复杂和成本偏高的不足。因此，微纳光纤在可穿戴设备领域中是颇具开发潜力的选择之一。
　　根据可穿戴器件的特性需求和发展趋势，本论文提出了多模微米光纤探针和单模微米光纤探针两种反射式单端传感结构，探讨了两种光纤探针结构的传感机理与制备工艺，并重点研究了基于多模微米光纤探针的大动态范围弯曲传感器以及基于单模微米光纤探针的可穿戴传感器。本论文的主要研究内容包括：
　　(1)基于微纳光纤的光波导基础理论，分别研究了绝热拉伸和非绝热拉伸两种条件下的临界条件，并仿真分析了非绝热拉伸下微纳光纤的HE11和HE12模场分布，最后研究了微纳光纤在弯曲状态下的折射率分布和辐射模转化条件。
　　(2)提出了基于多模微米光纤探针的大动态范围弯曲传感器。探索并优化多模微米光纤探针的制备工艺，并对其弯曲传感机理进行建模分析，最后对多模微米光纤探针的弯曲传感特性进行实验研究，通过追踪谐振波长的漂移实现了0-11.82m-1的大动态曲率测量范围。
　　(3)提出了基于单模微米光纤探针的可穿戴弯曲传感器。在制备中采用两步拉伸法制备单模微米光纤探针，并采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)和特氟龙(Teflon)两种材料将光纤探针封装成柔性可穿戴传感器。进一步研究了单模微米光纤探针传感器的弯曲特性，实验证实传感器在0-60°的弯曲范围内具有高灵敏度，弯曲角度测量范围最大可达150°，并具有8.4ms的极短响应时间，高稳定性和良好的可重复性。另外光纤探针经过PDMS封装后，拉伸断裂应变提升至6.92%，适用于关节活动这类大角度弯曲形变。
　　(4)研究了单模微米光纤探针可穿戴传感器在人体关节运动检测和脉搏波监测两方面的应用。将尺寸为5cm×1cm×1mm的传感器固定在手腕关节和手指掌指关节处，成功实现了手腕和手指弯曲动作的实时监测，并验证了量化手指弯曲状态的可行性，对于精细动作检测具有重要意义。进一步将传感器的厚度减小至约0.5mm，提高对微弱应变的响应灵敏度，成功实现了手腕桡动脉处脉搏波信号的高精度测量，有望将其应用于人体健康监测领域。