近年来,关于涡旋光束及其应用的研究受到了人们高度关注。涡旋光束具有特殊相位结构及光场分布,使得基于涡旋光的光纤传感器具有高灵敏度、高分辨率等优势,是未来光纤传感技术发展的重要方向之一。本文围绕光纤涡旋光场调控及其传感特性,具体开展以下内容:（1）介绍了本课题的研究背景及意义,阐述了涡旋光束的基本概念及其在光纤、空间的产生方法,并对涡旋光在光纤传感领域的研究现状进行概述。理论分析了光纤中涡旋光的产生方式及稳定传输条件。（2）仿真分析多模光纤、环形光纤、光子晶体光纤、布拉格光纤中各参数对涡旋光产生、传输的影响。其中光子晶体光纤中不同拓扑荷的涡旋光均被控制在两个圆形结构之间,同阶矢量模式有效折射率差大于10-3,相比多模光纤、环形光纤、涡旋光更能稳定传输;布拉格光纤中不同拓扑荷的涡旋光分布与结构周期有关,具有多层分布的优势,并且有效折射率差大于10-2,相比光子晶体光纤更有利于涡旋光的稳定传输。（3）设计了基于马赫-曾德尔干涉（Mach-Zehnder Interferometer,MZI）的光纤应力/应变传感系统,提出一种新型的应力/应变解调模型,通过仿真和实验验证了该传感系统能够实现大量程检测的可行性。实验搭建了基于涡旋光的干涉型传感系统,采集不同应力对应的叉状干涉图,利用主成分分析法提取叉状干涉图主要特征,分析得到应力与图像的相关系数呈三角函数分布,通过进一步的解调计算,得到与应力相关的线性关系,结果表明,该传感系统的灵敏度为0.257 rad/MPa,实验中测量的最大应变为3392με,且该传感系统除用于测量应力/应变外,其他能够改变MZI中相位延迟参数的物理量也可以用该传感系统测量。（4）基于光纤布拉格光栅的特性,结合涡旋光与球面波的干涉特点,设计了一种大量程、高分辨率的光纤应力/应变传感系统。通过对光纤布拉格光栅反射谱进行解调,可实现应变的测量量程超过5355με,灵敏度为1.17 pm/με;通过对光纤布拉格光栅透射谱与球面波干涉图样的解调分析,可实现对应变测量的灵敏度为0.0055 rad/με,理论精度可达1.754e-6με。（5）设计一种基于涡旋光的光纤表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）折射率传感结构,仿真结果表明,当介质折射率范围为1.38～1.40且涂覆银膜时,应用涡旋光场实现折射率传感的平均灵敏度为4876.9 nm/RIU,应用高斯光场实现折射率传感的平均灵敏度为4350.025 nm/RIU;当介质折射率范围为1.38～1.40且涂覆金膜时,应用涡旋光实现折射率传感的平均灵敏度为4309.15 nm/RIU,应用高斯光场实现折射率传感的平均灵敏度为3707.25 nm/RIU。通过对比,不论是涂覆金膜还是银膜,传感系统使用涡旋光场对折射率的灵敏度均大于高斯光场;不论是使用高斯光场还是涡旋光场,涂覆银膜的折射率灵敏度均大于涂覆金膜的灵敏度。本文的研究对于涡旋光调控及其传感应用具有一定的理论和实践指导意义。