数据爆炸性增长的信息时代能够迅速发展得益于不断更新的光通信系统,通信光纤扮演了重要的角色。随着科学水平的不断提高和材料科学的持续进步,传统石英光纤的制造与表征已经发展成一门精密的技术。然而,科学的进步应该是永无止境的,对传统材料的深入挖掘和制造工艺的不断优化已经成为光纤领域的重要发展方向。多材料光纤的出现突破了传统光纤的限制,通过将光、电、热、磁、声和机械等功能集成到一根纤维中,实现光纤的多功能化,在光纤激光器、传感、光电探测、生物医疗、神经科学、微纳制造、可穿戴电子等领域发挥重要作用。目前,多材料光纤领域仍有大量工作需要拓展,例如新兴材料的运用,材料结合界面的过程动力学研究和质量改进,新型的结构设计,器件的高度集成,交叉领域的融合等。本课题主要研究了多材料光纤的设计,制备及应用,主要研究分析了多组分玻璃与金属的复合光纤高温黏流态流体力学,半导体-金属-聚合物的复合光纤和金属-多组分玻璃复合光纤的可控制备与应用探索,主要获得了以下研究成果:（1）金属-多组分玻璃复合光纤的高温黏流态进行流体力学分析。结合实验与数学模拟研究了金属复合玻璃在拉丝过程中应力分布状态和玻璃流体速度分布状态,研究发现玻璃高温拉丝状态下锥部出现应力集中现象,主要与玻璃黏度、预制棒直径、拉丝速度等因素有关,这为第三章的金属复合多组分玻璃光纤的制备提供参考价值。（2）金属-多组分玻璃基的复合光纤的可控制备与应用探索。设计并制备了一种金属复合玻璃光纤,它可以同时可以在生物体内实现光信号的传输和神经元内部电信号的探测。我们对复合光纤探针的光学性能、机械性能、电学性能等物化性能进行了测试表征。该光纤探针具有优异的光学透过性（透过率超过80%）和低损耗（589 nm波长下的损耗约为0.0367 d B/cm,在980 nm波长下的损耗约为0.0216 d B/cm）,此外,光纤探针具有足够的强度,在脑部深组织探测方面有独特优势,同时探针导电性良好,在1 k Hz的阻抗仅为5.72 MΩ?μm~2,利用这种光纤,既可以实现光刺激,又可以实现神经记录。光遗传实验表明,探针可以用于生物浅、深部脑组织刺激以及对生物行为的外部记录与调制。（3）金属-半导体-聚合物的多材料光纤的可控制备与应用探索。设计并制备了三种半导体复合光纤,通过堆叠拉丝工艺和拉丝后续热处理基于流体Plateau-Rayleigh不稳定性制备了微纳半导体球和微纳纤维。微球和纤维直径在微米-纳米级别可调。通过热处理调控光纤内部微结构,制备了一种光纤内部的新型梯形连接的光电探测器件,并测试了复合微结构光纤的光电探测性能,器件在800 nm波长激光下有良好的光电响应（光/暗电流的功率比值高达4.8,上升时间和下降时间分别为11 ms和17 ms）和稳定性（十个周期内基本无变化）。并在玻璃材料方面延伸探索了这一工艺。