随着光斑检测技术和图像处理技术的不断发展与进步,基于多模光纤光斑的传感技术日益成熟,并且很好地应用在了光纤传感、图像加密、压缩感知等领域。多模光纤光斑图样携带了大量的光纤空间状态信息,利用输出光斑图样可以分析获得光纤的受干扰信息,所以基于多模光纤输出光斑的检测技术具有很大的发展潜力和广阔的应用场景。本文详细分析了D型多模光纤光斑的分布特性,并将其应用于折射率传感。主要研究内容及创新点如下:(1)从改变偏芯激发方式,调整D型光纤截面参数,以及采用不同折射率分布三个角度,详细分析了D型多模光纤结构的模式激励。研究了不同D型光纤结构,不同偏芯激发和不同折射率分布情况下,前50个模式的模式功率占比的变化。结果表明,随着偏芯位移、D型磨削深度和D型截面长度的增加,多模光纤内部激发了更多的高阶模式,模式激励现象更加明显;相比于渐变折射率,阶跃折射率分布的D型光纤可以激发出更多的模式且不同模式的功率占比更均衡。(2)基于多模光纤的多模干涉原理和光斑图样的零均值标准化互相关处理算法,对多模光纤输出光斑图样进行处理,并且将其应用于折射率传感。详细分析了以阶跃型多模光纤为基础的D型多模光纤结构在外界环境折射率发生改变时,折射率与光斑图样的零均值标准化互相关值之间的关系。实验结果表明,随着光纤外部环境折射率的改变,光斑图样的零均值标准化互相关值呈现有规律的变化趋势。因此可以通过对D型多模光纤端面光斑图样的分析来进行折射率的测量。同时,分析了D型多模光纤结构中不同参数的变化对折射率测量效果的影响。结果表明,在不同传输波长、偏芯位移、D型光纤长度和磨削程度的情况下,通过D型光纤输出光斑图样分析折射率具有普遍的适用性。