光子晶体光纤从诞生到现在仅仅发展了17年,它前所未有的优越性,为下一代的光通信、光传输、光传感等领域的研究带来了更多的机会。而基于材料填充的光子晶体光纤则表现出更大的发展机会和发展空间,首先各种材料的选择范围及其宽广,而且不同材料具有不同的特性,使得填充后的光子晶体光纤往往可以引入更多的优异的特性。本论文以光子晶体光纤为研究对象,以温度和磁场均敏感的新型功能材料磁流体作为光子晶体光纤的填充材料,以探索新型光纤传感器为主线,开展了磁流体填充光子晶体光纤特性研究及其传感技术的理论和实验研究,主要研究内容如下：(1)利用端面反射法测量了磁流体折射率随外界温度和磁场的变化关系,为后续基于磁流体光子晶体光纤特性理论及实验研究提供依据。(2)理论研究了三种孔径不同全填充磁流体光子晶体光纤在1550nm光波作用下的模场分布、归一化频率、基模有效折射率、有效模场面积和限制损耗随温度和磁场的变化关系,及温度和磁场对全填充磁流体光子晶体光纤特性的交互影响。结果表明,空气孔越大,全填充磁流体光子晶体光纤特性受外界温度或磁场调节越敏感；同一磁场作用下,温度由20℃增加到80℃的过程中,归一化频率逐渐增加,基模有效折射率、有效模场面积和限制损耗逐渐减小；600e水平磁场作用下,可以大大提高MF-PCF特性随温度变化的灵敏度,且不影响线性度；同一温度条件下,磁场由200e增加到3000e的过程中,归一化频率逐渐减小,基模有效折射率、有效模场面积和限制损耗逐渐增加；随着外界温度的升高,全填充磁流体光子晶体光纤特性随磁场变化的敏感度会降低。(3)理论研究了选择性填充磁流体的光子晶体光纤的特性。首先分析了水平填充-行、垂直填充两行和水平填充三行三种不同填充方式下,光子晶体光纤的特性。结果表明,水平填充一行比其它两种填充方式双折射效应强。然后分析了孔径不同的光子晶体光纤水平填充一行情况下的模场分布、偏振有效折射率、相双折射和限制损耗等特性随温度、磁场的变化关系,及温度和磁场对选择性填充磁流体光子晶体光纤双折射特性的交互影响。结果表明,空气孔越大,选择性填充磁流体的光子晶体光纤特性受外界温度和磁场调节越敏感；同一磁场作用下,温度由20℃增加到80℃的过程中,选择性填充磁流体的光子晶体光纤双折射效应逐渐减小；随着外磁场的增加,可提高选择性填充磁流体的光子晶体光纤双折射特性随温度变化灵敏度；同一温度条件下,磁场由200e增加到3000e的过程中,选择性填充磁流体的光子晶体光纤双折射效应逐渐增强；随着外界温度的升高,选择性填充磁流体的光子晶体光纤双折射特性随磁场变化灵敏度降低。(4)在理论分析的基础上,利用磁流体全填充光子晶体光纤用来做传感元件,搭建了基于强度检测的温度和磁场检测系统。实验测得600e水平磁场作用下,温度变化范围为20℃～80℃,总损耗随温度的变化灵敏度-0.317dBm/℃。温度在20℃条件下,磁场变化范围为200e～3000e,总损耗随磁场变化灵敏度为0.042dBm/Oe。利用选择性填充光子晶体光纤搭建了基于光纤环镜的温度和磁场测量系统,分别对其温度灵敏度和磁场灵敏度分别进行了实验研究；并提出基于选择性填充光子晶体光纤光纤环镜的温度和磁场同时测量方案。实验测得,无磁场和1800e水平磁场作用下,相邻两谐振谷之间间距随温度变化灵敏度分别为0.868nm/℃和0.771nm/℃,谐振谷漂移量随温度变化灵敏度分别为-12.92nm/℃和-32.204nm/℃；温度为20℃条件下,相邻两谐振谷之间间距随磁场变化灵敏度为2.189nm/Oe,谐振谷漂移量随磁场变化灵敏度-0.199nm/Oe;根据SFMF-PCF光纤环镜的相邻两谐振谷之间间距和谐振谷漂移量均随温度和磁场变化而变化,且变化灵敏度各不相同。据此可根据双参数矩阵法实现温度和磁场同时检测,针对分辨力为0.02nm的光谱仪,温度和磁场检测的分辨力分别为0.07℃和0.41Oe。(5)设计了两种结构不同的纤芯掺锗的磁流体填充光子晶体光纤,并分别写制Bragg光栅,一种具有单谐振峰,另一种具有双谐振峰。首先理论上计算了单谐振峰磁流体填充光子晶体光纤光栅的谐振波长随温度/磁场的漂移情况,谐振波长对温度和磁场均敏感,据此可以实现温度或磁场检测。在该理论的指导下,搭建了单谐振峰磁流体填充光子晶体光纤光栅温度/磁场的检测实验装置,实验所得谐振波长漂移随温度/磁场变化灵敏度和理论计算结果基本符合。然后理论上计算了双谐振峰磁流体填充光子晶体光纤光栅的谐振波长随温度/磁场的漂移情况,发现各谐振波长对温度和磁场敏感系数不同。在该理论的指导下,搭建了双谐振峰磁流体填充光子晶体光纤光栅温度和磁场的同时检测实验装置,实验所得谐振波长漂移随温度和磁场变化灵敏度和理论计算结果基本符合。对于分辨力为0.02nm的光谱仪,温度和磁场的最大分辨力为0.82℃和4.98Oe。