折射率是材料和物质的重要光学参数之一,对它的测量可以直接或间接反映被测物质和材料的浓度、温度以及应力等性质和状态。因此,折射率传感技术可以在生物、化学以及医疗等领域得到应用。利用光纤传感技术测量折射率,具有响应速度快、抗电磁干扰、可进行远程操作等优点,被人们广泛研究,并取得了较好的进展。目前人们提出了许多基于光纤传感技术的折射率传感器,其中大多数都属于石英光纤基的折射率传感器,而随着人们对低价格、一次性使用的生化传感器的追求,塑料光纤折射率传感器引起了人们的关注,因为塑料光纤具有价格低廉、易于加工与连接、可见光操作等特点,是实现廉价折射率传感解决方案的理想光纤。本论文以实现低成本和高灵敏的折射率传感为目的,对塑料光纤的结构进行拉锥、侧抛,以及机械压模等修饰改造。提出并制备了三种不同结构的塑料光纤折射率传感器,即拉锥、侧抛以及长周期光栅(LPG)型塑料光纤折射率传感器。研究了它们的折射率传感特性,通过优化结构参数,提高了器件的传感特性。得到的主要研究结果如下:首先,采用热熔拉伸法制备了不同锥腰直径的锥形塑料光纤,并利用热定型法将其制成了U形拉锥塑料光纤折射率传感探头。将锥形与宏弯曲结构相结合,提高了折射率的传感特性。主要研究了光纤的锥腰直径,宏弯曲曲率半径以及是否带有包层等因素对其传感特性的影响。研究得到,带包层U形拉锥塑料光纤的折射率传感范围为1.333-1.410,当宏弯曲曲率半径和锥腰直径分别为2.0mm和250μm时,其灵敏度可达937%/RIU,分辨率为7.11×10-4RIU。通过去掉包层,其折射率的传感范围扩大到1.333-1.450,但灵敏度有所下降,为800%/RIU,分辨率为5.55×10-4RIU。另外,我们还分析与研究了该种光纤探头在10-60℃下的温度依赖特性,并给出了温度补偿的方法。其次,采用抛磨的方法制备了侧抛塑料光纤,研究了直条形和U形两种侧抛塑料光纤的折射率传感特性。研究发现,直条形侧抛塑料光纤对折射率传感的灵敏度不高,而将其弯曲制成U形结构探头之后,传感特性有明显的提升。因此,我们重点研究了U形侧抛塑料光纤的折射率传感特性,不仅分析了光纤结构参数对折射率传感灵敏度的影响,还分析了分辨率、线性度、重复性以及温度依赖特性等指标参数。结果显示,当塑料光纤的抛磨深度为400μm,抛磨长度为10 mm,宏弯曲曲率半径为2.0 mm时,其折射率传感特性最优,在1.333-1.450测量范围内的灵敏度可达864%/RIU,分辨率为3.3×10-4RIU。此外,还分析了塑料光纤表面抛磨质量对折射率传感特性的影响。最后,探索了一种简单的机械压模方法,用其制备了塑料光纤多沟槽结构的LPG,并研究了它的折射率传感特性。分别研究了带有LPG的直条形和U形塑料光纤的折射率传感特性。研究发现,直条形塑料光纤LPG对折射率的变化不太敏感,但却可以得到一个较大的折射率测量范围,在1.333-1.410和1.410-1.450的折射率范围内,其灵敏度分别为143%/RIU和287%/RIU。而将其宏弯曲以后,在1.333-1.410的折射率测量范围内,其折射率传感特性得到了明显提升。通过改变塑料光纤的结构参数,优化了其折射率的传感特性。当U形塑料光纤LPG探头的宏弯曲曲率半径为3mm,LPG沟槽深度为200μm、长度为10 mm、周期为1 mm时,传感器的灵敏度与分辨率分别为1130%/RIU和8.44×10-4 RIU。最后,我们还给出了该传感探头的线性度、重复性及温度稳定性等特性指标。