超声波由于其具有良好的指向性,能量集中且穿透力强,在工业无损检测、医疗成像诊断、海洋渔业等领域有着广泛的应用。在超声波的检测中,传统的电学超声传感器存在声阻抗大、响应带宽窄、复用性差等问题,不能满足工业发展的需要。与电学超声传感器相比,光纤型超声传感器具有结构紧凑、高灵敏度、抗电磁干扰等诸多优势,已成为超声应用领域的研究重点。目前光纤型超声传感器主要有光纤光栅型和干涉型两大类,光纤光栅型超声传感器结构相对固定,易受温度影响,基于光纤法布里-珀罗干涉仪的超声传感器存在制备工艺复杂、异质兼容等问题。针对以上问题,本文提出一种基于模式干涉的在纤式超声传感器,其主要研究内容如下:（1）提出一种基于光纤非圆对称高阶模与基模干涉的在纤式超声传感器。在标量模式特征方程的基础上建立模式干涉理论和超声传感理论,指出在光纤中引入微扰点能有效激发出非圆对称高阶模,阐明在纤式模式干涉仪超声传感原理是基于超声波对模式干涉仪传感光纤长度的动态调制。针对超声信号微弱且带宽范围大的特点,采用强度解调法实现干涉仪超声探测信号的高精度快速解调。（2）提出一种基于错位偏移熔接的两模光纤模式干涉仪。采用错位熔接的方式引入微扰点实现两模光纤中LP01与LP11模式的干涉,并通过优化错位偏移距离、放电功率、重叠距离等参数,制备具有低插入损耗、高对比度的在纤式模式干涉仪。采用3cm干涉长度的传感器重点研究了在纤式模式干涉仪的超声传感特性,实验结果表明该在纤式超声传感器能够精确检测40k Hz-2MHz的超声波。此外,通过采用反射式传感结构、增加干涉长度等方式提高了超声灵敏度。（3）初步开展了在纤式模式干涉仪超声成像应用研究。在超声检测的基础上,建立超声成像装置,分别对直径4mm的塑料棒和外径6mm的空心笔芯进行超声扫描并逐点记录轴向声压分布,结合滤波反投影算法,最终实现了具有毫米级别分辨率的超声断层成像。