微结构光纤(Microstructure Optical Fiber,MOF)是指具有微米或者纳米尺度结构的光纤,一般包括光子晶体光纤(Photonics Crystal fiber,PCF)和其他一些具有特殊结构的光纤,例如柚子型光纤、布拉格光纤、多芯光纤等。随着各种具有新颖的光学特性的光子晶体光纤的面世。让人们对光纤有了全新的认识,自此多种新型的光纤理念被陆续提出、实现,这极大地丰富了特种光纤在通信、激光、传感等领域的应用。然而微结构光纤的特殊的结构以及材料特性导致的兼容性问题,使其不能很好的应用实际,因此针对微结构光纤的后加工技术日益重要。本文从传感器件和传感应用需求出发,设计并制作数种微结构光纤,研究了微结构光纤的低损耗熔接使其具有更好的兼容性,进一步探索了微结构光纤后加工技术,测试并分析了特定的微结构光纤器件的性能,其中着重介绍了几种微结构光纤及器件的传感应用。本文对微结构光纤的分类及理论进行了介绍,同时介绍了其他科研工作者在光纤的后加工技术上的贡献,着重对长周期光栅的理论,制作以及应用进行了阐述。从本课题组的实际需求出发,利用一种新型的二氧化碳激光熔接机,开发出了几种特种光纤的后加工方式,具体分为两个部分:1、特种光纤的熔接,包括不等径光纤的熔接,光纤端帽的熔接,光子晶体光纤熔接等。详细介绍了一种高非线性光子晶体光纤的熔接方法,该方法包括对光子晶体光纤的预塌缩技术,小芯径高数值孔径光纤的熔接,加工后的光子晶体光纤熔接三个部分。2、针对该设备,开发了一套长周期光栅的制作方法,并对该方法改进并得到另一种低损耗长周期光栅的制作方法,并对我们在长周期光栅的应用方面的研究进行介绍。在这一部分研究基础上,进一步的通过选用不同类型的光纤并改进加工方式,提出了两种新型长周期光栅并进行传感应用。从改变光纤内部结构的思路出发,提出了一种单模多芯光纤螺旋长周期光栅。设计并拉制了一种十九芯光纤,由于这十九个芯之间的距离较近,同时每个纤芯的NA较低,由于纤芯间强烈的耦合使得该光纤支持单模传输。采用二氧化碳激光以固定速度对该光纤进行加热扫描,同时以恒定的角速度扭转光纤,当光纤冷却以后,由于19芯的排布呈现非圆对称,使得这种螺旋结构被固化于十九芯光纤的纤芯区域中,形成一种螺旋长周期光栅。该光栅在光谱上表现出多个波段的耦合峰。由于在制作过程中,引入了螺旋结构,使该光纤应用于扭转测量中,表现出较好的性能。不仅具有较高的扭转灵敏度而且可以测量扭转方向。此外该光栅作为扭转传感器时,具有较低的温度串扰性。从改变光纤材料的思路出发,提出了一种元素周期性热扩散型长周期光栅,成功应用于高温传感。由于在高数值孔径光纤的纤芯中掺杂有大量的锗,高温下,锗的扩散能增大纤芯尺寸和模场。在该现象的基础上,使用二氧化碳激光对高掺锗光纤进行点对点加热,使光纤纤芯每间隔数百微米产生元素扩散,从而构成长周期光栅的调制。由于该光纤是在高温下制作而成,天生具备耐高温特性。由于纤芯中含有大量锗,而锗具有较高的热光系数,因此该光纤同时具备较高的温度灵敏度。仿照长周期光栅的传感原理,提出了一种采用双导光机制的微结构光纤,成功应用于折射率传感。。在该光纤两端直接熔接单模光纤,即可以实现基模和高阶模之间的干涉,得到标准的双光束干涉光谱形成马赫曾德干涉仪。通过化学腐蚀的方法剥离微结构光纤的部分包层,使高阶模更容易受环境折射率变化的影响。当环境折射率发生改变时高阶模的有效折射率亦随之改变,使得光谱上的干涉峰产生飘移。通过飘移量对环境折射率的变化进行标定,实现折射率传感。在常温下,由该方式制作的折射率传感器属于温度不敏感型。