随着经济和社会的发展,环境质量问题越来越受到人们的关注。水体质量和环境湿度作为两个重要的环境质量参数,深刻的影响着人们的工农业生产和日常生活。因此,迫切需求高效便捷的检测技术实现对水质和环境湿度的检测。光纤传感技术具有环境友好无二次污染、可持续发展、高灵敏度、优异的恶劣环境耐受性、可远程遥测等优点是一种实现环境质量的有效检测的行之有效的方案。本文面向水质和环境湿度的检测,基于碳化铌（Nb2CTX）材料复合微光纤、倾斜光纤光栅（Tilted fiber Bragg grating,TFBG）、微光纤耦合器光纤结构,实现了高性能光纤传感器。通过分析传感器对于水体污染物浓度和环境湿度水平的响应特性,实现了水污染和环境湿度的高灵敏度检测,有望为环境质量检测技术的发展提供新的思路。本文的主要研究内容如下:1、阐述了微光纤的制备方法和传感机理,研究了用于生化需氧量（biochemical oxygen demand,BOD）检测的Nb2CTX材料复合微光纤传感器。分析了Nb2CTX的优异物理化学特性对于BOD检测的灵敏度增强机理。实验结果表明,传感器的灵敏度为34.98 nm/mg/mL,相比裸光纤传感器提升两倍以上,并且传感器可以实现对于环境温度的补偿。研究了用于环境湿度检测的Nb2CTX材料复合微光纤传感器。分析了Nb2CTX的湿度敏感特性。实验结果表明,在18.5%-72.4%RH的湿度范围内,灵敏度为-86 pm/%RH;在72.4%-95.4%RH的湿度范围内,灵敏度为585 pm/%RH。2、概述了TFBG的主要传感机理,研究了用于环境湿度检测的Nb2CTX材料复合TFBG传感器。分析了TFBG高阶包层模式对于环境湿度的响应特性。实验结果表明,传感器在83.1%-95.6%RH的湿度范围内,实现了0.010nm/%RH的波长灵敏度和-0.031 dB/%RH强度灵敏度。研究了用于硫酸链霉素检测的Nb2CTX材料复合TFBG传感器,实验结果表明,传感器实现了253.8pm/mg/mL的灵敏度,相比裸传感器提升了两倍以上。3、概述了光热效应的基本理论及微光纤耦合器的制备方法和传感机理,研究了基于硫酸链霉素分子光热效应的微光纤耦合器传感器。分析了Nb2CTX复合微光纤耦合器和分子光热效应对于传感器性能的提升机理。实验结果表明,传感器检测硫酸链霉素的灵敏度为23.76 nm/mg/mL,检测限为0.00084 mg/mL。