光子晶体光纤结构设计的灵活性和优异的光学特性使得其在光纤传感领域展现出巨大的研究价值和应用潜力。特别是基于表面等离子体共振效应的光子晶体光纤传感器,具备传感灵敏度高、样品需求量小、可实时在线检测等优点,逐渐成为了生物医学检测、化学传感、环境保护、食品安全等领域的研究热点。本文设计了几种填充复合纳米材料的PCF-SPR传感器,应用有限元法软件对它们的传感性能进行了数值模拟和研究分析。本文的主要内容和创新点归纳如下:（1）全面介绍了光子晶体光纤的特性与应用、表面等离子体共振效应的原理与传感应用发展、复合纳米材料的概念与研究现状,其中着重对PCF-SPR传感器的发展历程与研究现状进行了阐述。（2）全面介绍了PCF-SPR传感器的理论研究方法,主要包括:PCF的数值计算方法、SPR传感技术的基本原理和理论分析方法、复合纳米材料的电磁场理论研究方法,为后续传感器的设计和性能研究奠定了理论基础。（3）设计了一种填充Ag-Au复合纳米材料的PCF-SPR传感器,并对其进行了传感性能模拟计算和结构参数优化设计。与填充银纳米材料的传感器相比,该传感器的光谱灵敏度、强度灵敏度以及品质因子等性能参数均有提升。同时,复合纳米材料中金壳层的存在解决了银纳米材料易被氧化的问题,使得该传感器具有较强的稳定性和较长的使用寿命。（4）设计了一种填充SiO₂-Au复合纳米材料的PCF-SPR传感器,并对其传感性能进行了模拟仿真。该传感器将PCF-SPR传感技术的应用光谱范围拓展到了红外波段,在化学和生物传感检测领域展现出巨大的研究和应用价值。另外,通过调节SiO₂-Au复合纳米材料的结构参数,该传感器的共振吸收峰波长可在660nm-3100nm的宽光谱范围内进行灵活调谐。（5）设计了一种填充Au-SiO₂-Au多层复合纳米材料的PCF-SPR传感器,对其传感性能进行了模拟仿真,并系统分析了复合纳米材料各结构参数对传感器性能的影响。该传感器的透射光谱中出现了两个共振吸收峰,为传感过程中自我参考功能的实现提供了可能。另外,通过改变结构参数,两个吸收峰分别可实现在可见光和红外波段范围内的光谱调谐。