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随着信息化社会的发展,基于传统电子技术的信息社会逐渐向光子信息社会转变,全光纤系统的地位日益显著,研制出结构紧凑、易于集成且性能优良的光纤器件己成为迫切需求。金属表面等离子体突破传统光学的衍射极限,能够在纳米尺寸下提供对光的处理;多包层光纤通过特殊设计,可获得尺寸灵活且性能多样化的光纤器件。二者结合,为获得性能优良、结构紧凑、易于集成的光纤器件提供了更大空间,在光通信、光传感等领域具有十分广阔的应用前景。本文对光纤表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)和多包层光纤的基本特性,及在偏振滤波器、单/双参量传感器中的应用开展了深入的理论、仿真和实验研究。本文的主要工作和创新性成果如下:1.提出了一种正交双切多包层光纤SPR双波长偏振滤波器,实验制作了该偏振滤波器的关键组件正交双切光纤。该滤波器理论上通过结构参数优化,可实现任意双波长的偏振滤波;研究表明,当介质层折射率为1.47、x-和y-偏振方向介质层厚度分别为0.482 μm、1.82 μm和1.117 μm、1.82 μm时,可分别实现980 nm/1550 nm以及1310 nm/1550 nm的双波长偏振滤波。当器件尺寸为550μm时,1550 nm处偏振滤波的最大带宽可达400 nm。2.实验制作了基于少模双包层光纤的少模-单模-少模(Few mode-Single mode-Few mode,FSF)单参量和双参量全光纤传感器,分析了传感器结构参数对传感器传输光谱的影响,并将其传感特性与基于光纤SPR的单/双参量传感器进行了比较。3.设计了一种D型侧边孔双包层光纤SPR温度传感器。研究了 SPR金属厚度、D型侧边孔与光纤纤芯间距等参数对传感特性的影响,当D型侧边孔中填充折射率低于包层材料折射率的液体时,该传感器的损耗谱随温度的增加向短波长线性移动,其温度灵敏度高达-3.635 nm/℃。4.提出了一种侧边双圆孔光纤SPR磁场传感器。研究了 SPR金属厚度、侧边圆孔与光纤纤芯间距、侧边孔半径等参数对传感特性的影响,当侧边双圆孔中填充磁流体,且外界磁场强度从30 Oe增加到210.9 Oe时,该传感器的损耗谱随磁场强度的增加向长波长线性漂移,其磁场灵敏度高达1.063 nm/Oe。5.提出了一种基于正交双切光纤SPR的折射率/温度双参量传感器,和一种基于侧边双圆孔光纤SPR的磁场/温度双参量传感器,利用不同的金属材料和不同的介质材料,改变其SPR特性,实现了双参量的高灵敏度检测。上述传感器尺寸仅为毫米量级,克服了常规双参量传感器的探测光易受外界影响且器件结构大等问题。