光纤传感器具有高灵敏度、结构体积小、耐腐蚀、抗电磁干扰等优点,已经在许多领域得到了广泛的应用,尤其适用于强电磁干扰和易燃易爆炸等恶劣环境。光纤表面等离激元共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）传感器是基于SPR效应而实现的一种光纤传感器。相比于其它类型的光纤传感器,光纤SPR传感器具有高灵敏度、响应时间小、传感结构简单等特点,使得其在痕量生物、化学分子和超低浓度检测方面具有突出的优势。由于其特殊的结构,纳米材料具备了优异的电子学和光学的特性。纳米材料已经广泛应用于工业、生物、医学和半导体等领域。纳米材料与SPR传感技术的结合,能够增强SPR传感器的传感性能。本文研究了纳米材料对于光纤SPR传感器的灵敏度增强效应,首先,探究了 SPR传感器灵敏度增强的机理。然后,从仿真分析和实验研究两个方面探究了碳纳米管（Carbon Nanotubes,CNT）和二硫化钼（Molybdenum Disulfide,MoS2）两种纳米材料对于光纤SPR传感器灵敏度增强特性。论文的主要内容如下:（1）总结了目前SPR传感器的发展现状和SPR传感器增敏技术,并分析了目前SPR传感器增敏研究中存在的不足和急需解决的问题;（2）分析了表面等离激元共振的理论和传感机理,从电磁场和能量的分布的角度,探究了 SPR传感器灵敏度增强的机理。SPR传感器灵敏度的提升源于金属表面电磁场的增强和倏逝波与待测分析物的作用体积。利用COMSOL建立四层平面SPR仿真模型,仿真结果证实了石墨烯、二硫化钼、黑磷等纳米材料增强了传感器表面的电场;（3）设计并制作了反射式光纤SPR传感器。利用传输矩阵法研究了反射式光纤SPR传感器的结构参数对传感特性的影响。制作了反射式光纤SPR传感器并进行了折射率测量实验,实验结果显示传感器的折射率灵敏度为1734 nm/RIU,半峰全宽为150 nm,品质因子为11.55 RIU-1;（4）建立了碳纳米管光纤SPR传感器仿真模型,通过MATLAB软件分析了碳纳米管对SPR传感器灵敏度特性的影响。制作了涂覆不同层数碳纳米管薄膜的光纤SPR传感器,并对每一种传感器并进行了折射率测量实验。测量结果表明,碳纳米管纳米材料增强了 SPR传感器的灵敏度,涂覆3层碳纳米管的传感器灵敏度达到最大,最大灵敏度为2775nm/RIU,灵敏度提升了 59.86%,品质因子11.56 RIU-1。基于局域表面等离激元（Localized Surface Plasmon,LSP）与表面等离激元（Surface Plasmon,SP）之间的耦合效应,在碳纳米管中添加了铂纳米粒子（Platinum Nanoparticles,PtNPs）,将复合物薄膜涂覆在光纤SPR传感器金膜表面,进行了折射率测量实验,结果表明,铂纳米粒子能够进一步增强SPR传感器灵敏度,当碳纳米管与铂纳米粒子的体积比为5:1时,灵敏度达到最大为6093 nm/RIU。灵敏度进一步提升了 119.57%,品质因子达到了 30.45 RIU-1;（5）通过数值仿真法研究了银金双金属层反射式SPR传感器的传感特性,分析了不同比例的膜厚对传感特性的影响。制备了双金属层反射式光纤SPR传感器,并进行了折射率测量实验。结果表明双金属层传感器折射率灵敏度为2487 nm/RIU,相比于金膜SPR传感器,灵敏度提升了 43.43%,品质因子为25.35 RIU-1。在双金属光纤SPR传感器表面涂覆了不同层数的二硫化钼纳米片,进行了折射率测量实验,实验结果表明二硫化钼纳米片增强了 SPR传感器的灵敏度,当二硫化钼纳米片的层数为3层时,灵敏度达到了3062 nm/RIU,灵敏度提升了 23.12%,品质因子为23.29 RIU-1。