表面增强拉曼散射(SERS)光谱在高灵敏度传感、痕量检测和结构分析等领域具有重要的应用。通常，SERS光谱是由制备在硅或玻璃衬底上纳米颗粒构成的宏观SERS基底经Raman光谱仪测得。为简化激发和收集光路、提高SERS激发和收集效率，近年来，人们开始将纳米颗粒直接制备到不同形貌的光纤表面上，构成光纤SERS探针，以提高SERS探测灵敏度。本论文采用理论与实验相结合的方式，研究光纤SERS探针的增强原理、制备优化及应用等，具体研究内容包括以下几个方面:　　论文首先研究拉曼散射原理与拉曼光谱检测技术，再从金属纳米颗粒介电特性出发，以小球模型阐明了贵金属纳米颗粒的局域表面等离子振荡(LSPR)效应，由此揭示出SERS的增强机理，并利用宏观SERS基底进行了实验验证。　　利用光纤模式传输与模式耦合理论，研究了锥形单模光纤模式间的耦合特性，从而得出锥形多模光纤中模式耦合的基本行为。讨论了金属纳米膜层的有效介质层理论，确定了金属纳米颗粒层的有效介电常数及其对光纤锥内模式耦合特性的影响。　　采用氢氟酸腐蚀法，由自行搭建的提拉装置制备了不同角度的裸光纤锥。利用激光诱导化学沉积法(LICDM)制备了锥形光纤SERS探针，研究了制备条件和光纤锥角对制备效果的影响。实验结果表明，利用激光诱导化学沉积法沉积在光纤锥表面的纳米颗粒的分布强烈地依赖于光纤锥角，大锥角光纤探针因辐射波强容易制备，而小角度光纤探针因其表面主要为消逝波而难以制备，但通过延长反应时间，利用纳米颗粒的光散射作用，能在小角度光纤探针上沉积上银纳米颗粒，且沉积在锥表面上的银纳米颗粒沿轴向呈非均匀分布。　　研究了光纤传输自身产生的拉曼散射效应，模拟计算了不同光纤直径、长度和激发功率下光纤传输自身产生的拉曼散射对SERS检测的影响。以4-ATP分子作为待测分子，对制备的光纤探针进行了测试，结果表明，由不同角度光纤探针所测得的光谱强度不同，但在给定制备条件下，存在一最优的光纤探针锥角，由该锥角光纤探针测得的SERS频移峰及其荧光背景的幅度最大，且该最优锥角与激发光功率无关。不同制备条件的最优光纤探针锥角不同。以最优角度锥形光纤探针可以测试到10-9mol/L浓度的4-ATP溶液分子的SERS光谱。　　以上研究结果对光纤SERS探针的理论研究与设计优化、SERS检测应用以及SERS探测灵敏度提高都具有重要参考价值。