作为一种新型传感器,模式干涉型光纤传感器具有小尺寸、高精度、低成本、易于制备等诸多优点,在工程、生化环境、医疗等领域都得到了广泛应用。与马赫曾德尔干涉仪相比,在线迈克尔逊干涉仪(In-line Michelson interferometer,IMI)的发射端与接收端位于同侧,结构更加紧凑,可实现探针式测量,便于信号的采集与接收。本文基于模式干涉原理,采用电弧放电技术,设计并制备了两种可用于液位测试的反射型光纤传感器。主要研究内容如下:(1)基于光束传播方法,分别对纤芯失配型(MSM)和纤芯错位型结构进行了仿真分析,优化了模式干涉仪的关键参量。进而,研究了两种结构液位敏感性特性,验证了传感结构干涉光谱与液位变化间的波长蓝移特性。(2)基于纤芯失配结构,设计了一种迈克尔逊模式干涉仪。仿真研究了其模式耦合与干涉谱特征,实现了制备参量优化,并开展相应的液位传感与温敏特性测试。实验结果表明,在0～40 mm的范围内,干涉谷波长与液位变化具有良好的线性关系,液位灵敏度为-63.7 pm/mm。进而,利用干涉条纹高达99.5%的温度一致性,引入差分温度自补偿方法,实现了无温度串扰的高精度液位测量。(3)改进反射端面为微球结构(micro-sphere,MS),结合偏芯熔接技术,制备了一种开关型光纤液位传感器。优化纤芯错位量和微球直径,使微球模式干涉仪(MS-IMI)获得高条纹对比度(14.43 d B)输出。实验结果表明,在0～70 mm范围内,干涉谷波长漂移与液位变化呈线性关系,灵敏度为-31.7 pm/mm;70～100 mm范围内,展现为明显的强度线性变化,灵敏度达-0.0885 d B/mm,且对应波长呈现“零”变化特征。MS-IM的“反转”特性表明其可以作为一种基于强度解调的“开关型”光纤液位传感器,实用性进一步提升。