光纤端面横截面积小、纵横比大,是一个独特的非常规微纳器件集成平台。随着纳米加工工艺技术的发展和进步,在光纤上制备微纳光学器件,发展更为先进的全光纤技术,能够在光学滤波和光学传感等多个领域实现巨大的价值。本论文总结了光纤微纳结构的发展现状,着重介绍了基于光纤端面微纳结构的应用,并对比了光纤端面微纳结构的加工工艺,为本文中微纳谐振腔和传感单元的实现提供基础。本论文在光纤端面上制备金属光栅,并与金属薄膜结合,实现二者间距为微米和百纳米的微、纳谐振腔结构。论文中详细讨论了不同谐振模式的形成机理,设计了谐振结构的参数与制备方案,测量了谐振结构的光谱特性和温度传感特性。论文的主要工作包括:首先,本论文利用光学仿真软件FDTD Solutions,计算了光纤端面金光栅与金薄膜在不同间距时反射光谱的变化,通过观察反射谱峰值处的电场分布情况,研究不同谐振模式随介质层厚度变化的关系,并对不同谐振模式的形成机理进行解释。此外,论文还针对纳米谐振腔,分析了金光栅的宽度、周期及厚度,中间介质层薄膜折射率和金反射薄膜厚度的变化对其光谱特性的影响,仿真计算获得了纳米谐振腔对腔内介质折射率和腔长的灵敏度,为纳米谐振腔结构的实现和应用提供了理论基础。其次,对光纤端面进行了研磨抛光处理,利用磁控溅射技术和聚焦离子束刻蚀技术在光纤端面制备出金光栅结构。然后,通过微位移平台实现光纤端面金光栅和金反射薄膜间距的精确控制,实现了间距可调的微米谐振腔。为了实现纳米谐振结构,制备了PMMA/金的复合薄膜,并通过湿法将其转移至刻有金属光栅的光纤端面上,该方法能通过调节PMMA膜层的厚度来调节谐振腔的光学响应。最后,针对光纤端面的微纳谐振腔结构,搭建了其反射光谱的测试系统,观测了微米谐振腔的反射光谱随腔长的变化关系,并测试了纳米谐振腔的反射光谱。针对纳米谐振腔,搭建了温度传感测试系统,结果表明,制备获得不同谐振腔厚度的敏感单元能实现对温度的传感,其中一个纳米谐振腔的温度灵敏度为-126.2 pm/℃,另一个纳米谐振腔的温度灵敏度为-144.8 pm/℃。