光纤作为现今最完美的光波导,具有重量轻、损耗低、抗电磁干扰等优点,在通信、传感、照明等领域有着不可替代的地位。为了充分利用光纤的优势,不同类型的光纤器件相继被提出。光纤光栅作为一种全光纤器件,与现有光纤网络能够完美兼容,自提出之日起便在光通信领域受到广泛关注,被用于滤波、色散补偿等。伴随着光纤通信的发展,光纤光栅在传感领域的应用也逐渐被关注,尤其是近些年来随着人们对环境保护、食品安全的重视,以光纤传感为基础的“光纤实验室(Lab on fiber)”的概念吸引了很多研究者的注意。就“光纤实验室”的应用而言,进一步提升光纤光栅的折射率传感性能十分关键。除了光纤光栅,光纤表面纳米轴向光子(SNAP)作为一种新的加工平台,可以实现光纤表面微腔的低损耗、高精度加工,在下一代全光信号处理中具有巨大应用潜力。本论文以激光加工为手段(紫外激光、飞秒激光),围绕光纤光栅及SNAP结构两个主题进行研究,主要工作内容包括:1)研究了局域化光纤布拉格光栅(FBG)的飞秒激光逐点刻写,并基于逐点刻写法的灵活性,提出了一种局域化多光栅结构。利用该结构,在室温条件下提出并实验验证了掺铒光纤激光器的双波长稳定输出。2)理论分析了长周期光栅(LPG)的传感特性,并首次实现了对色散拐点LPG的飞秒加工,且实验验证了LPG在色散拐点附近的高灵敏度。3)针对普通LPG在水折射率附近折射率灵敏度较低的问题,提出了基于飞秒加工的局域化偏芯LPG结构。提出的该光栅周期仅有15μm,可以将纤芯内传输的光耦合到高阶包层模式。为了增强高阶包层模式的耦合效率,在制备该光栅结构时采用了偏芯刻写方案。4)通过减小光栅周期,利用紫外激光制备了一种超窄带宽LPG。对LPG的带宽进行分析发现,其带宽大小与光栅周期数成反比,因此我们降低光栅周期大小,以便在特定长度内引入更多周期数。基于此方案,我们利用紫外激光成功刻写了带宽小于1 nm的LPG,这是目前所报道的最窄带宽的LPG。5)提出并实现了光纤SNAP结构的飞秒刻写方案。在此方案中,飞秒激光在光纤内部引入的调制对光纤外表面施加压力,从而引起光纤半径的纳米级变化。基于此方案,我们成功实现了光纤表面串联微腔的亚埃米精度加工。