随着光纤传感器被广泛应用到生产生活的各个领域,生物医学的发展也对光纤传感器的性能提出了新的要求,普通的光纤传感器存在材料损耗大、测量精确度低等问题。因此,为了适应生物医学检测的灵敏度要求和临床实验需要,一种用于检测生物细胞是否癌变的光纤传感器的研究日趋活跃,其特征为在普通生物医学光纤传感器的表面覆盖纳米金颗粒,利用纳米金颗粒的表面等离子体共振对效应可以有效的增加光纤传感器的灵敏度。然而,目前的研究大多为实验研究,需要首先制造出不同形状和尺寸光纤传感器,才能进行后续的实验测量。这些光纤传感器的主要区别在于内部纤芯直径、探头几何形状和弯曲直径以及表面覆盖的纳米金颗粒尺寸等。这种实验研究通常效率不高且容易造成材料的浪费。另一方面,相关的理论研究又无法将毫米级尺寸的光纤传感器和探头表面纳米级尺寸的纳米金颗粒进行合理的建模和模拟。因此,在本领域的完全理论模拟分析具有重要的科学意义和实用价值。本文以完全理论模拟的方式对生物医学检测中常见的探头形状为U型的、表面覆盖纳米金颗粒的光纤传感器进行研究,重点模拟了一种裸U型光纤传感器的吸光度和灵敏度和一种覆盖纳米金颗粒的U型光纤传感器的吸光度和灵敏度以及表面等离子体共振效应。本文结合几何光学模型和波动光学模型,创新性地提出了一种等效方法和一个等效方程,并验证了其自洽性和合理性。通过有限元方法求解多物理场中的偏微分方程组,得到了相关光纤传感器模型的出射光强和透射率,再利用朗伯-比尔定律计算其吸光度,从而根据吸光度随外界溶液折射率的变化率计算得到U型光纤传感器的折射率灵敏度。该折射率灵敏度正是判断正常细胞是否癌变的重要参数,即折射率灵敏度越大,则检测的精度越准确,细胞癌变检测的可靠性也就越高。上述全理论模拟的方式不仅能避免实验中因制造光纤所产生的浪费,对实验无法制造或制造困难的探头形状进行计算,还能对实验研究起到指导作用。