基于模间干涉原理的光纤传感器因其结构简单灵活、易于制备、成本低廉等独特的优势而得到人们的广泛关注，在光纤传感领域具有重要研究价值和巨大应用潜力。模间干涉型光纤传感器的核心原理是基于光纤内传导的模式间干涉对外界变化的敏感而实现传感的，随着对传感器特性的深入研究，模间干涉型传感器目前主要面临着检测精度低、解调方法可靠性差、温度交叉敏感问题等。本文研究工作主要是围绕着基于模间干涉原理的光纤传感技术开展的，对这些问题提出解决和改进的方法，另外，为了寻求更高分辨力的全光纤式检测方法，还对基于回音壁模式共振原理的高品质因子光纤传感器进行理论与实验研究。本文主要内容有:
　　(1)介绍了模间干涉型传感器的应用背景与意义，叙述了纤芯模式间的干涉和包层-纤芯模间干涉两个类型的模间干涉传感器中涉及的基本传感原理和发展脉络，并从模式激励的不同方法和引入不同特殊光纤两个角度，对目前所取得的研究成果中，不同传感器结构、原理和应用进行较全面的综述。
　　(2)利用模式理论和倏逝波理论对模间干涉传感器的原理进行分析。理论计算出了锥形模间干涉结构产生的倏逝波与模式有效折射率间的关系，并仿真得出随着外界折射率变化而移动的干涉光谱，证明了倏逝波的增强能够提高波长解调型的锥形模间干涉折射率传感器的灵敏度。对典型的SMS光纤结构的折射率传感特性进行仿真与实验研究，并对其结构进行改进，提出高灵敏度的、温度补偿的折射率传感器方案。
　　(3)为了进一步提高其传感性能，在提高灵敏度与扩大测量范围方面，利用三芯光纤和空心光纤设计曲率、磁场传感器，分别实现了高灵敏度、大量程的曲率测量和高灵敏度的磁场与温度双参数测量。在提高测量分辨力方面，将内嵌式Mach-Zehnder干涉结构插入掺铒光纤环形腔激光器中，形成了高分辨力的激光器传感器，将折射率、温度、轴向应变的测量分辨力提高了一个数量级。
　　(4)对回音壁模式共振微球在玻璃松弛过程中的体积变化进行理论推导与实验验证，通过系统性的实验证实了二氧化硅微球在松弛过程中体积将缓慢变大，其体积变化量与微球直径和微球的制作方法有关。