随着微纳光纤技术的迅速发展以及良好的应用前景,微纳光纤突出的强倏逝场及对光的高约束等特性不仅为其与光电功能材料的集成提供了可行性,而且沿其轴向引入折射率周期性变化所形成的光纤光栅可对传导光形成显著的调制作用。除了对微纳光纤的轴向进行折射率周期性调制外,在熔融拉锥之前先将光纤横截面加工成特定形状,通过在径向上改变波导结构的方式实现对模式折射率、模场分布等参数的调节,获得具有特殊光学性能的微纳光纤,这种方式很大程度上增加了光纤光子器件设计的灵活性、有效扩展了其应用范围,进一步丰富了微纳光纤的物理内涵。本论文结合电弧放电法和火焰拉锥技术制备了一种新型的结构调制型超长周期微纳光栅(structural modulated ultralong period microfiber grating,SULPMG),利用局域耦合模理论分析了其传输特性,并对其折射率以及微位移和温度的双参数传感特性进行了理论分析和实验验证,并且基于其本身结构特点实现了一种双向弱磁场传感器。本文的研究工作主要包括:1.结合电弧放电法和火焰加热拉锥技术制备了一种SULPMG。通过调节熔接机放电时间和放电强度以及火焰拉锥设备的高精度平移台步进距离和速度等参数,可以制备各种不同腰锥直径和周期的微纳光栅。利用局域耦合模理论分析了纤芯基模和包层模式的模场分布、折射率分布、耦合系数分布随几何结构的变化情况,以及光传输特性。2.研究了SULPMG的双参数传感特性。首先研究了折射率、微位移和温度的灵敏度,根据光谱特性设计双参数传感矩阵实现了折射率和温度双参数测量以及同时进行微位移和温度的测量。分别从理论分析、光场模拟等方面验证了随着腰锥直径的减小,光栅的传感灵敏度增加。实验结果与理论分析相吻合。3.提出了一种基于SULPMG的双向弱磁场传感器。基于磁流体本身的磁控折射率特性,当对传感器件分别施加垂直和平行于光传播方向的磁场时,磁流体的折射率相应的减小或增加从而实现了双向弱磁场的高灵敏度检测,数值计算了填充磁流体前后的光场分布特性并具体分析了谐振峰波长随外加磁场强度的变化。