S型锥形光纤是近年来出现的一种新型锥形微结构光纤,其本质上是一个结构非常紧凑的光纤马赫-增德尔干涉仪。光纤S锥对外界折射率和轴向应力具有非常高的灵敏度,并且可通过镀膜或封装等方法实现对其它参量如湿度、磁场、温度等变量的传感测量。光纤S锥传感器的结构尺寸仅在1 mm左右,结构稳定,制备方法非常简单,成本低,适用范围广,具有非常好的应用前景。但是迄今为止,光纤S锥的研究主要集中在物理和化学参量的测量,在生物传感方面的应用研究进展较为缓慢,且传统的光纤S锥在同一时刻只能测量某个单一参量。本文主要研究了光纤S锥的基本原理、制备工艺、传感特性以及在生物传感方面的应用。在本地柱坐标下,根据直锥形光纤的结构建立直锥形光纤的数学模型,分析直锥形光纤中的电磁场分布和模式耦合情况,用Rsoft软件对直锥形光纤中的光传播进行模拟仿真,结果表明直锥形光纤能够实现芯模与包层模之间的耦合,但直锥形光纤激发高阶模式的能力较弱。在此基础之上,将S型光纤看成是直锥形光纤在锥区弯曲了?角后形成的结构,建立光纤S锥的数学模型,分析光纤S锥中的模式耦合情况并用Rsoft软件对光纤S锥中的光传播进行模拟仿真,结果表明光纤S锥激发高阶模式的能力远大于直锥形光纤。在光纤S锥传感器的制备工艺方面,用定制的工业化熔融拉锥机制备光纤S锥。改变拉锥参数的设置,制备具有不同结构参数的光纤S锥,发现轴向偏移量是影响光纤S锥光谱的主要参数,轴向偏移量宜设在120μm～160μm之间,S锥的腰区直径随拉伸长度呈指数规律衰减。用实验室制备的光纤S锥进行温度和折射率的传感检测实验,结果表明光纤S锥对折射率敏感,对温度不敏感。为了实现双参数测量,用光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)代替单模光纤制备光纤S锥,该结构相当于光纤S锥和FBG级联,实现对温度和折射率的双参数测量,折射率和温度灵敏度分别为656.2 nm/RIU和0.106 nm/℃。利用包层模在光纤S锥包层中传播的特性,提出用光纤S锥作为传感元件制备生物传感器,设计了一套微流道溶液循环光纤传感系统,实现对人免疫球蛋白G(Immunoglobulin G,Ig G)的传感检测,灵敏度可达0.6038 nm/(μg/m L)。