基于模间干涉和Sagnac环结构的混合干涉型光纤传感器除了具有一般光纤传感器的优点外,还具有灵敏度高、对光源要求低等优势,可以对高温、湿度、曲率、折射率、位移、磁场等多种物理参数进行精确测量,是目前国内外光纤传感技术领域的重要研究方向。模间干涉型光纤传感器是采用不同种类的光纤进行对心熔接或者同种光纤进行错位熔接而成,实现不同模式光间的干涉。当外界环境参数如温度、应变等变化作用在光纤上时,会导致干涉图样与没有环境扰动时的干涉图样有所不同,通过测量输出的干涉光谱的变化规律,就可以解调出外界环境参数及其变化规律,实现传感功能。模间干涉型光纤传感器本身同时充当了传感臂和参考臂的角色,具有结构更紧凑,光路简单,对光源要求低,功耗小,安装方便等优点。但是,目前模间干涉型光纤传感器还存在灵敏度不够高、模间干涉形成的干涉波形消光比较低等不足,这些问题直接限制了此类传感器的实际应用。因此,对如何提高模间干涉传感器的衍射图样的消光比,以及设计更高灵敏度的模间干涉结构来弥补此类传感器的缺陷的研究具有非常重要的科学研究价值。本文将从模间干涉的基本理论及传感原理入手,对如何提高模间干涉传感器输出的干涉图样的消光比、提高传感器的灵敏度、构造新型传感器方面进行了研究,提出将单模-保偏-单模(SPS)、单模-多模-保偏-单模(SMPS)及单模-多模-保偏-多模-单模(SMPMS)的模间干涉结构引入到Sagnac环之中,有效提高了传感器的消光比和灵敏度。主要研究内容如下:(1)设计和实现了融合了单模-保偏-单模(SPS)结构与Sagnac环、融合单模错位结构和Sagnac环的两类混合干涉型光纤传感器,理论和实验研究了构成Sagnac环的耦合器分光比对这两类传感器干涉图样的影响,研究表明,Sagnac环中引入SPS结构和单模错位结构,均能提高传感器干涉图样的消光比和传感器的灵敏度。(2)对基于SPS结构和Sagnac环的混合干涉型光纤传感器的温度和应变特性,以及SPS结构中保偏光纤的长度对传感器应变和温度灵敏度的影响进行了详细的实验研究。实验结果表明,保偏光纤长度对传感器的应变灵敏度影响不大,实验测得由不同长度保偏光纤构成的传感器的应变灵敏度都保持在21pm/με左右;但是,保偏光纤的长度对传感器的温度特性有较大影响,当保偏光纤取15cm时,传感器获得1.63nm/℃的最大温度灵敏度。(3)对基于SPS结构和Sagnac环混合干涉型光纤传感器的应变与温度的相互串扰进行了实验研究。实验结果表明,此类传感器的温度与应变串扰不明显,在34℃、36℃、38℃、40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃和52℃十个不同温度环境下,此类传感器的应变灵敏度都保持在21pm/με左右;在400με、800με、1200με、1600με、2000με、2400με、2800με和3200με八个不同应变作用下,此类传感器的温度灵敏度维持在1.63nm/℃左右。(4)为了进一步提高传感器的测量灵敏度,设计了融合了单模-多模-保偏-单模(SMPS)结构与Sagnac环、融合单模-多模-保偏-多模-单模(SMPMS)和Sagnac环的两类混合干涉型光纤传感器,并对其温度和应变的传感特性进行了实验研究。实验结果表明,两类传感器均可以实现较高的测量灵敏度,其中SPMS结构和Sagnac环混合干涉型光纤传感器的应变灵敏度为33.68pm/με,温度灵敏度为1.78 nm/℃,SMPMS结构和Sagnac环混合干涉型光纤传感器应变的灵敏度达到了 37.17pm/με,温度灵敏度为1.4nm/℃。