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传统光纤表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）传感器需要对光纤包层进行腐蚀或抛磨处理，容易造成光纤表面粗糙度不均匀，影响镀膜的均匀性，从而降低传感器的灵敏度。针对这种情况，有学者提出了多模-单模-多模（Multimode-Single mode-Multimode,MSM）结构的光纤SPR传感器，它利用泄露到单模光纤（Single Mode Fiber，SMF）包层中的高阶模式激发光纤包层表面金属薄膜的SPR效应，无需去包层，降低了制作难度。但这种MSM结构的传感器光传输效率低，检测困难。本文在MSM结构光纤SPR传感器的基础上，系统地研究了MSM结构光纤的光传输效率，提出了多模-单模（Multimode-Single mode,MS）结构光纤SPR传感器，不仅继承了MSM结构工艺简单的优点，同时提高了光传输效率，降低了检测难度。本文的主要研究内容包括： 1.MSM结构光纤光传输效率及其SPR传感特性的理论计算与实验。对不同金属的SPR特性进行了分析，选择了银作为敏感单元薄膜材料；对银薄膜的厚度、待测介质折射率对共振光谱的影响进行了仿真计算，计算结果确定了银膜SPR响应的适宜厚度；利用有限元法对传感单元结构进行了仿真计算，直观对比分析了共振和非共振状态下传感光纤内部的电磁场分布；采用磁控溅射法在MSM结构的SMF侧面沉积银膜，对不同折射率标准液进行了验证测量，实验表明MSM传感器平均灵敏度为2628nm/RIU；为提高传感器灵敏度，对MSM结构光纤的光传输效率进行了计算分析和实验验证，结果表明：MSM结构光传输效率低于50％，而MS结构的传输效率可以达到98%以上。因此，本文提出采用MS结构的光纤SPR传感器，并对其可行性进行了验证。 2.透射和反射式MS结构光纤SPR传感单元特性的有限元分析与实验。采用有限元法对透射与反射式两种结构光纤SPR传感单元的电磁场分布进行了探究，获得了两种结构激发SPR效应的几何条件和模场分布。设计并制作银膜光纤SPR传感系统，利用折射率标准液进行了验证实验。结果显示：透射式MS结构光纤SPR传感器的平均灵敏度可以达到2902nm/RIU，反射式为2687nm/RIU。 3.MS结构光纤局域表面等离子体共振（Local Surface Plasmon Resonance，LSPR）传感特性的有限元分析与实验。利用有限元法对不同数量、间距、半径的金纳米粒子局域场分布进行了仿真分析，计算结果表明：TE偏振光入射方向平行于纳米粒子中心连线时，随着金纳米粒子数量和粒子间间距的增加，共振波长分别向紫外和红外方向移动；入射方向垂直于纳米粒子中心连线时，共振波长向相反方向移动；单个金纳米粒子随着半径的增大，共振波长红移；随着待测介质折射率增大，共振波长红移。传感器的平均实验灵敏度为389nm/RIU，实验和仿真结果基本相符。