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基于多模干涉的光纤传感器因其不易受电磁场干扰、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、成本低、可适应许多恶劣测量环境等优点,正在被人们越来越广泛地应用。单模光纤-多模光纤-单模光纤(SMS),这种结构不但结构简单,而且机械稳定性好,响应速度快。在SMS结构的基础上,将中间的多模光纤拉锥后,将形成双锥形多模干涉结构(STMS)。由于拉锥后的双锥形光纤段直径极细,倏逝场强,在空气中传输的包层模能量较多,对外界参量十分敏感,因此利用双锥形多模干涉结构更有利于实现高灵敏度的传感,可广泛应用于传感、数据存储等领域,应用潜力巨大。本文在多模干涉理论和自映像效应的基础上,详细研究了一种STMS结构的光纤传感器,并将其应用于温度和折射率传感,主要进行以下几方面的工作：(1)利用柱坐标WA-BPM对多模干涉产生的光场进行计算和仿真基于多模干涉的光纤传感器,其内部模场的计算十分复杂,现有的理论模型只能将其简化为耦合系数最大的两个模式之间的干涉。针对这种情况,本文采用了光束传播法(Beam Propagation Method, BPM)来进行数值模拟。通过计算光纤内部光场分布的数值解,得到其干涉谱,进而研究周围环境温度和折射率的变化对干涉谱以及特征波长的影响,探讨了该结构实现温度及折射率传感的可行性。本文利用WA-BPM方法,建立了一套计算多模干涉光场分布的完整方法,从而能够由输入光场和光纤结构特性得到整个光纤的多模干涉光场分布情况。(2)研究了一种基于多模干涉的单模-锥形多模-单模(STMS)结构的新型光纤温度传感器基于对单模-锥形多模-单模结构(SMF-Tapered MMF-SMF Structure)的深入研究,本文提出了基于此结构的新型光纤温度传感器,分析了其传感原理及其灵敏度。基于BPM方法,利用Matlab语言建立了STMS结构的仿真模型,获得了多模干涉的光场分布,验证了BPM数值模拟方法的正确性,并利用该模型对STMS结构的特性进行了详尽的仿真分析。另外,由于外界环境参量可以直接地作用于STMS结构的内部光场,因此该结构光纤传感器在其他物理量的传感检测领域还有很大的研究空间,本文研究了其在折射率测量方面的应用潜力。