近年来，In-LineM-Z干涉仪作为应变传感器、温度传感器、曲率传感器、折射率传感器等被广泛研究。这种干涉式传感器在具有传统M-Z干涉仪传感器的高灵敏度的同时，克服了传统传感器参考臂需要屏蔽外界信号的缺点。然而，常规In-Line M-Z干涉仪的传输谱随波长变化存在周期性的干涉峰/干涉，这会使干涉峰/谷的识别产生困难，不易标识和跟踪，也使得测量范围受输入-输出信号存在多值对应关系等问题的制约。虽然对基于芯模与包层模、高阶芯模干涉，采用异形单模光纤、多模光纤、少模光纤等的In-Line M-Z干涉仪研究已有一些报道，并且有些研究也观察到传输谱中存在各自定义的“特征波长”，但这些研究都是基于特征波长基本不随被测物理量的变化而移动，通过测量传输谱的干涉峰/谷波长移动来获得被测物理量（如温度、应变）的信息，对特征波长将随被测物理量变化这一规律缺乏认识。本文首次系统地研究了具有特征波长的少模光纤的传输特性，并对基于这种光纤的In-LineM-Z干涉仪的传输谱及特征波长随多种被测物理量的变化规律进行了研究和分析，提出并验证了多种基于特征波长变化的传感器与检测方案，取得了多个创新的结果。研究内容主要包括:　　1.本文理论分析并且实验验证了特征波长和LP01模和LP02模之间干涉形成的干涉峰随各种物理量如应变、弯曲、温度等变化的规律，增加了对这类存在特征波长的光纤传感器关键特性变化规律的认识。　　2.提出将特征波长随被测物理量（应变、弯曲、温度）单调变化的规律用于被测参数的传感测量，由于特征波长在工作波段的唯一性以及其随被测物理量变化的单调性，能够解决常规干涉式传感器在信号检测上的问题。更进一步在这基础上提出了特征波长用于传感测量的检测方案，发展了干涉式光纤传感器的检测方法。　　3.本文通过理论分析被测物理量（应变、弯曲、温度）对少模光纤传感特性的影响和试验验证，确定并修正了对这种特殊结构少模光纤的分析方法:传统分析少模光纤应变和多模光纤弯曲特性的方法，适用于分析这种特殊设计的少模光纤特性;然而在分析这种特殊设计的少模光纤的温度特性时，由于纤芯和包层各个材料热膨胀系数不同引起的光纤表面的热应力对少模光纤温度特性的影响不可忽略。对少模光纤的理论分析有指导意义。　　4.将具有特征波长的少模光纤用于传感应用，研究了少模光纤的干涉峰和特征波长用于应变、弯曲、温度传感特性，并且:　　1)基于少模光纤的弯曲特性，设计了两种基于特征波长检测大位移传感器:初始长度18mm测量范围为120mm和初始长度24mm测量范围为350mm的位移传感器。由于少模光纤中LP01-LP02模干涉对弯曲敏感，因此不需要对少模光纤施加任何外力和胶水进行固定，这种传感器更加稳固可靠。　　2)基于少模光纤特征波长的温度特性，实现了基于少模光纤的高温测量，测量温度高达700℃。　　5.基于FMF的特征波长存在以及其随被测参数的变化规律，提出两种检测方案:　　1)通过检测特征波长检测被测量的解调方案，前期研究结果表明特征波长随被测物理量单调变化，因此特征波长可用于被测物理量的测量，并提出在实际测量中，可以利用特征波长两侧的易识别的第一个干涉峰和干涉谷确定特征波长。　　2)用特征波长附近形成的超宽带宽的滤波器的传输率随被测物理量变化时，可有效调节宽带光源的输出光强，提出一种强度检测方案。ASE宽带光源的输出功率被特征波长附近的超宽带宽滤波器的传输率调节，而该处滤波器的传输率由作用在少模光纤上的应变/温度调节。该方案能够克服特征波长随被测物理量移动引起的传统功率测量方法的失效的问题，而且当FMF较短时具有较大的动态范围，并且具有较大的线性测量区域。　　6.从传感方面，仿真分析了特殊设计的FMF的参数:纤芯和各个包层的尺寸和折射率分布对LP01和LP02模之间传播常数差△β和特征波长的影响，对少模光纤的设计有指导意义。