随着光纤传感技术的飞速发展,不断涌现出新的器件与技术,基于光纤白光干涉技术的分布式传感技术在结构健康智能监测领域更广泛的应用,如消防工程、大型建筑结构健康监测和地质灾害监测等。在这些领域的应用中,通常以普通光纤作为光纤传感网络的传感媒介,实现分布式的应变和温度传感。然而,光纤传感器之间耦合效率低,传感网络容量受限等问题却严重限制了基于光纤白光干涉技术的传感器在分布式传感领域的进一步发展。本文利用光纤中的折射率异构在光纤中构建出反射信号微弱的特殊结构——弱反射结构（Weak reflection structure）。这种弱反射结构具备体积小、反射信号强度低、插入损耗小以及光信号利用效率高等特点,解决了光纤白光干涉传感器网络容量受限以及传感器集成度较低的问题。本论文以光纤中的异构反射为核心,从以下几个方面展开研究:首先,提出光纤中由于折射率异构而形成的弱反射结构以及讨论了几种典型的光纤中熔接处形成的弱反射结构的反射特性。以菲涅尔反射法对几种典型折射率分布的光纤熔接后形成的弱反射面的反射特性进行了分析与讨论,包括渐变折射率光纤、三角形折射率光纤以及阶跃折射率光纤。通过理论仿真计算出在光纤熔接处交界面的折射率分布情况,以此得到熔接处形成的弱反射结构的反射率分布情况,并讨论了各项参数对于弱反射结构反射特性的影响。其次,通过理论仿真以及实验验证了光纤中的热扩散效应对于光纤熔接处的影响。讨论了单模光纤的纤芯中掺杂的锗离子的热扩散对于熔接处形成的弱反射结构的影响。单模光纤熔接过程中产生的反射信号强度极低,仅有10-12量级,很难加以有效利用。本文提出异芯光纤级联式白光干涉传感技术,利用异芯光纤熔接过程中形成的弱反射结构（其反射率可以达到10-5量级）对物理参量进行传感。由于光纤熔接过程中的热扩散效应,异芯光纤熔接过程中形成的弱反射结构为一个连续变化型界面。通过理论仿真以及实验验证了异芯光纤熔接过程对于熔接处的弱反射结构的影响,为分析异芯光纤熔接处形成的弱反射结构的反射特性提供了切实可行的技术手段。再次,提出基于异芯光纤熔接处形成的弱反射结构级联构建而成的大容量光纤集成传感器阵列,并实现了准分布式的温度和应变传感。使用单模光纤、双包层光纤、氟化物包层光纤构建了三种异芯光纤级联传感器阵列结构。分析并讨论了异芯光纤熔接处的弱反射特性以及温度、应变传感的原理,并通过实验加以验证。由于这种传感器阵列中的弱反射结构的反射率更低,插入损耗更小以及效率更高,因此,在传感器网络中可以容纳更多的传感器,极大的提升了传感器网络的容量。另外,由于传感器阵列完全集成于一根光纤之中,没有多余的连接器件。因此,这种异芯光纤级联构建的传感器阵列的结构紧凑,且耐受高温,非常适合于高温、高压等严酷条件下的准分布式温度以及应变传感测量。最后,针对单模光纤集成干涉型温度传感器灵敏度不高的问题,提出了一种光纤集成高灵敏度高温传感器。通过合理设计单模光纤端面镀膜参数,使得输入光在两段镀有金膜的单模光纤组成的FP腔中多次反射来实现温度传感灵敏度的提高。随着光波在FP腔中的多次反射,反射信号强度逐渐降低,形成弱反射信号。然而,随着反射次数增加,反射光的光程逐渐增加,基于白光干涉技术的温度传感器,温度灵敏度与光程相关,光程越大温度传感灵敏度越高。所以,传感器的温度传感灵敏度随着光在FP腔中多次反射而逐渐提高。通过理论仿真、实验验证了传感器各项参数指标对于传感器的影响,以对其进行优化。实验验证该光纤集成高灵敏度传感器具有灵敏度高、结构紧凑、制作简单等优点。非常适用于空间尺寸受限的场合、对灵敏度要求高的应用以及高温下的温度传感。