光纤传感器具有体积小、质量轻、抗电磁干扰和制作成本低等优点,可以对许多参量实现无标记、高灵敏度、以及复杂环境下的测量。因此,光纤传感器在现代测量技术的发展中具有良好的潜力和应用价值。长周期光纤光栅（Long period fiber grating,LPFG）由于其特殊的模式耦合,穿透包层的倏消逝波对其表面介质周围折射率（Surrounding refractive index,SRI）、浓度、等变化较为敏感,从而对传感测量和表面功能化方面具有独到的优势。本文中,改进了使用CO2激光器制备长周期光纤光栅的方法,使用透镜聚焦激光之后软化加热单模光纤的方法制备出微锥型长周期光纤光栅（Micro tapered Long Period Fiber Grating,MTLPFG）这种周期性调制光纤的物理结构激发包层传输模式,使得对折射率的改变变得敏感。通过引入石墨烯的衍生物氧化石墨烯（Graphene oxide,GO）和二维材料碳化钛（Ti3C2Tx-MXene）对制备出的MTLPFG进行表面功能化之后,将其应用于生物化学传感实现对重金属钴离子和铅离子溶液进行了浓度检测和胃蛋白酶生物分子检测。本论文的主要研究成果有:1.基于聚多巴胺氧化石墨烯（PDA-GO）沉积的LPFG应用于对重金属钴离子溶液的浓度检测。制备了一种高灵敏度的、用于检测重金属离子的无标签化学传感器。分别为氧化石墨烯（GO）功能化的MTLPFG和聚多巴胺修饰（PDA）掺杂的氧化石墨烯功能化的MTLPFG。结合了化学键合与光镊效应的沉积方法,材料被均匀沉积在MTLPFG表面。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform infrared spectroscopy,FT-IR）和X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy,XPS）对PDA-GO这种复合材料的形貌和吸附过程中的化学键合进行了表征。在实验中,测量了检测钴离子在宽浓度范围从1 ppb到10~7 ppb,光谱中表现出在PDA浓度为0.05 g/L,并且在表征的角度证明了这一结论。相比较之下PDA-GO-MTLPFG的灵敏度高于GO-MTLPFG与MTLPFG,所对应的灵敏度为2.4×10-3 d B/ppb,并且具有良好的可复用性,提出的PDA-GO-MTLPFG在化学传感方面具有较高的应用价值。进一步地,将Ti3C2Tx粉末通过液相剥离的方法制备成少层的Ti3C2Tx分散液并且将其均匀地沉积在MTLPFG表面,制备成为Ti3C2Tx-MTLPFG器件实现了对1 ppt-10~9ppt的铅离子溶液浓度的检测。对其表面进行了扫描电镜（Scanning Electron Microscope,SEM）和拉曼光谱（Raman spectra）表征,验证了器件的制备成功性。设置对照实验为MTLPFG测试铅离子溶液,对比之后发现Ti3C2Tx-MTLPFG对于铅离子溶液的灵敏度高于MTLPFG。具体表现为Ti3C2Tx-MTLPFG的中心波长的变化量相比较于MTLPFG有接近4倍的提高,而透射深度变化量相比较于MTLPFG提高了接近5倍,而对实验数据的散点拟合图分别表现出光谱的红移和透射深度的增加,推测是由于Ti3C2Tx材料对铅离子的吸附导致了MTLPFG的模式耦合发生了变化。2.基于GO沉积的MTLPFG将其应用于对胃蛋白酶生物分子的浓度检测。提出了一种基于氧化石墨烯（GO）功能化的无标签、对折射率变化敏感的GO-MTLPFG传感器用于胃蛋白酶检测。通过使用EDC/NHS交联剂来活化GO表面的羧基（-COOH）基团使得更好的捕获溶液中的生物分子。得益于氧化石墨烯具有较大的比表面积和丰富的含氧基团,生物分子与氧化石墨烯之间可通过π-π键相互作用形成酰胺键。传感过程中的光谱变化趋势遵循朗缪尔吸附模式,说明生物分子在氧化石墨烯层上的吸附为化学吸附过程。对比了MTLPFG和GO-MTLPFG的检出限（LOD）分别为56.1ng/ml、10.8 ng/ml,对应有效检测范围分别为50～1000 ng/ml、10～1000 ng/ml。