微纳光纤因其体积小,光传输损耗低,消逝场强,易于集成,容易制造等优点而受到广泛关注。光学吸收光谱是生物和化学传感领域广泛使用的分析方法。本文将微纳光纤与光学吸收光谱结合,检测溶液中的低浓度物质,并且从微纳光纤吸收传感机理和检测系统的稳定性两个方面着重展开讨论。微纳光纤吸收光谱传感器在之前已有报道,但是传统的比尔-朗伯定律无法解释两个微纳光纤吸收增强的两个实验现象:1.微纳光纤吸收传感器光吸收与被检测物质的浓度之间的非线性关系;2.微纳光纤检测系统比自由空间光系统在相同的被检测物浓度下具有更高的光吸收。基于此两个现象,我们提出表面吸附增强机理,即被检测物吸附在微纳光纤的表面,导致被检测区域的局域浓度高于溶液的实际浓度。本文的主要研究内容有:1,搭建氢气火焰光纤拉制平台,在微纳光纤质量可靠的前提下实现对直径的控制和表征;提出使用较低表面能的PDMS衬底吸附微纳光纤并保护其稳定性,;通过有限元模拟软件讨论了不同折射率衬底对微纳光纤光学传输的影响。2,通过实验和有限元模拟验证了提出的表面吸附增强机理:溶液稳定之后的吸光度随时间的变化符合动力学吸附过程,而根据比尔-朗伯定律,吸光度不会随时间变化;对微纳光纤处于不同直径下的空间光功率密度分布进行模拟并与实验结果进行比较,发现不同直径下的吸光度变化归咎于光纤表面功率积分的大小,与消逝场比例无关,即吸光度只取决于光纤表面功率密度。3,本文通过利用直径为760 nm,21 mm长锥区的微纳光纤对R6G溶液进行吸收检测,达到了10 pM的检测极限。4,使用空心环形芯光纤拉制空心微纳光纤。利用空心光纤的中空结构打破圆柱形光纤中光场的高斯分布,将更多的能量导向表面,使微纳光纤具有更强的表面光场和更高的消逝场比例。将制成的空心微纳光纤用于吸收传感,最强吸收直径为2μm,比实心圆柱形微纳光纤的700 nm具有较大提升。直径越大,制备微纳光纤时的重复性越高,检测系统的稳定性也越好,这种结构对于吸收传感和消逝场传感器具有重要的意义。本文较系统的研究了微纳光纤吸收传感器吸光度在不同浓度和不同直径梯度下的表现,提出微纳光纤吸收传感时的吸附增强机理,同时提出增强消逝场和表面能量的空心微纳光纤传感器,对于光纤吸收传感和消逝场传感具有一定价值。