在光纤传感技术蓬勃发展的当下，本书聚焦光纤马赫-曾德干涉(Mach-Zehnder interference,MZI)与法布里-珀罗干涉(Fabry-Pérot interference, FPI)传感技术，构建起从理论到实践、从创新到应用的完整知识体系。从基础理论开篇，简明阐释两类传感器原理。书中不仅明晰其在现代传感领域的关键意义，梳理国内外研究进展，还深入剖析不同解调技术的原理与优劣，为后续研究筑牢理论根基。书中研究内容贯穿“设计—优化—验证”全链条，应用场景覆盖工业、海洋和机器人等多领域，最终以技术价值落地为锚点，总结研究成果，预判发展趋势，为光纤传感领域科研人员提供从基础理论到创新实践的探索指引，为工程应用者打通技术到场景的适配通道，助力精准把握光纤干涉传感技术演进节奏与多元价值，推动该技术在工业及更多领域实现深度适配与创新应用。

夏凤 1992年12月生，副教授，博士生导师，沈阳工业大学信息科学与工程学院副院长，辽宁省仪器仪表学会副理事长，沈阳市拔尖人才。 主要从事新型光纤传感技术及信号解调研究工作。在Sensors and Actuators B:Chemical,Laser &Photonics Reviews,Small,IEEE Transactions on Instrumenta-tion and Measurement等国际知名期刊上发表SCI检索学术论文50余篇，其中ESI高被引论文1篇(引用400余次)。入选2025年全球前2%顶尖科学家榜单(年度科学影响力)。主持国家自然科学基金面上项目1项、国家自然科学基金青年基金项目1项、辽宁省科技厅科技计划联合计划(应用基础研究项目)1项、辽宁省教育厅创新人才培育基金1项、辽宁省教育厅基本科研项目面上项目1项、教育部中央高校基本科研业务费项目1项，并作为核心骨干参与多项国家自然科学基金面上项目。

第一篇光纤马赫-曾德与法布里-珀罗干涉传感器技术基础及创新1第1章光纤干涉传感器1 1.1研究背景及意义1 1.2光纤马赫-曾德与法布里-珀罗干涉传感器研究进展2 1.2.1光纤马赫-曾德干涉传感器研究现状2 1.2.2光纤法布里-珀罗干涉传感器研究现状9 1.3光纤马赫-曾德与法布里-珀罗干涉传感器解调技术17 1.3.1光纤马赫-曾德干涉传感器解调技术17 1.3.2光纤法布里-珀罗干涉传感器解调技术18第2章光纤干涉传感基础理论19 2.1马赫-曾德干涉与传感理论19 2.1.1自由空间光路马赫-曾德干涉原理19 2.1.2光波导与全光纤马赫-曾德干涉特性20 2.2法布里-珀罗干涉与传感理论22 2.2.1自由空间光路法布里-珀罗干涉原理 23 2.2.2光纤本征法布里-珀罗干涉机制24 2.2.3光纤非本征法布里-珀罗干涉机制24 第3章核心内容与创新点26 3.1框架及主要内容26 3.2创新点27 参考文献27 第二篇全光纤型与光路混合型马赫-曾德干涉传感器33第4章全光纤马赫-曾德干涉传感器设计与优化33 4.1内嵌型光纤MZI及多种参数传感器33 4.1.1基于锥型结构的光纤MZI及多种参数传感器33 4.1.2小错位型无芯光纤MZI湿度传感器67 4.1.3大错位型单模光纤MZI温度传感器及量程扩展72 4.1.4内嵌凸锥无芯光纤的气球型光纤MZI温湿度双参数传感器82 4.2微纳光纤MZI折射率与温度传感器灵敏度优化与量程扩展88 4.2.1微纳光纤MZI折射率与温度传感器88 4.2.2微纳光纤MZI色散转折点处温度传感器灵敏度优化及量程扩展99 4.2.3微纳光纤MZI色散转折点处折射率传感器灵敏度优化及量程扩展106 第5章光纤与空间光路混合型马赫-曾德干涉传感器及新解调技术118 5.1基于轨道角动量光束的MZI温度传感器及相位解调118 5.1.1轨道角动量光束特性及传感原理融合118 5.1.2基于主成分分析的螺旋形干涉图像相位解调新方法125 5.1.3温度传感实验与结果分析128 5.2基于像面数字全息的双芯光纤MZI折射率传感器及差分相位解调133 5.2.1双芯光纤MZI折射率传感器设计与优化逻辑134 5.2.2像面数字全息解调技术140 5.2.3折射率传感实验与结果验证144 参考文献148 第三篇多构型光纤法布里-珀罗干涉传感器151 第6章全石英光纤加工型法布里-珀罗干涉传感器151 6.1放电加工气泡腔型空芯光纤FPI接触力传感器151 6.1.1传感结构与原理152 6.1.2制作与封装152 6.1.3测量与结果154 6.1.4对比实验154 6.2多元光纤熔接型复合多腔光纤FPI温度与应力双参数传感器157 6.2.1传感器结构与原理157 6.2.2传感实验与结果159 6.3多腔级联型光纤FPI海水温度深度盐度三参数传感器163 6.3.1全石英多腔级联式光纤FPI温深盐传感器164 6.3.2基于氢氧催化键合技术的传感器装配164 6.3.3温度、深度与盐度传感原理与信号解调168 6.3.4多参量响应特性与解耦方法172 第7章聚合物填充型光纤法布里-珀罗干涉传感器的设计、检测及解调179 7.1GQDs-PVA填充型空芯光纤FPI湿度传感器179 7.1.1基于GQDs-PVA完全填充的FPI179 7.1.2传感器的制作180 7.1.3氢气对实验结果的影响181 7.1.4湿度实验结果与分析181 7.2PDMS填充型空芯光纤复合多腔FPI温度传感器及差分相位解调183 7.2.1传感器结构与原理184 7.2.2传感器制作与光谱分析185 7.2.3温度传感实验与结果188 第8章膜片式光纤法布里-珀罗干涉传感器192 8.1光纤DFPI气流传感器及风洞检测应用192 8.1.1风洞气流流动理论及气动探针测量原理192 8.1.2压差式光纤气流流速标量传感器197 8.1.3压差式光纤气动模型测试205 8.1.4光纤集成化气动三孔探针209 8.2硅-石英一体化微型光纤DFPI传感器222 8.2.1MEMS微圆硅基压力敏感膜片222 8.2.2硅基膜片的氢氧催化键合装配技术223 8.2.3传感器压力与温度响应特性分析224 参考文献227第四篇基于游标效应的灵敏度增强型光纤干涉传感器230 第9章光纤干涉仪级联/并联型游标效应增敏的温度与湿度传感器230 9.1空芯光纤MZI结构与PDMS填充的空芯光纤FPI结构级联型游标效应温度传感器230 9.1.1光学游标效应原理与技术特性231 9.1.2级联型传感结构设计与工作机制232 9.1.3传感结构制备工艺与关键技术232 9.1.4温度传感性能实验与结果分析235 9.2双侧孔光纤MZI结构与空芯光纤FPI结构级联型游标效应温度传感器241 9.2.1传感器制备工艺与实验系统搭建241 9.2.2级联传感系统的仿真分析与理论建模243 9.2.3传感性能测试与特性分析249 9.3G-PVA填充的空芯光纤FPI结构与熔接空芯光纤FPI结构并联型游标效应湿度传感器253 9.3.1并联游标效应湿度传感器的工作原理253 9.3.2传感器核心组件的制备工艺255 9.3.3湿度传感性能测试与结果分析258 9.4紫外胶填充的空芯光纤FPI结构与光纤端面3D打印的FPI结构并联型游标效应温度传感器及量程扩展262 9.4.1传感器制备工艺、工作原理及仿真验证262 9.4.2实验结果分析与讨论268 9.5PDMS填充的空芯光纤FPI结构与Sagnac干涉仪级联型增强游标效应温度传感器275 9.5.1FPI-Sagnac级联架构传感器配置与工作原理275 9.5.2实验结果分析与讨论279 第10章复合多腔光纤FPI游标效应增敏的湿度与接触力传感器286 10.1GQDs-PVA填充的空芯光纤复合多腔FPI游标效应湿度传感器286 10.1.1复合多腔FPI游标效应传感理论推导286 10.1.2GQDs-PVA填充的传感结构制备与实验288 10.1.3温度对传感器湿度特性的影响研究293 10.1.4传感器实验结果与性能分析294 10.2单模光纤与空芯光纤熔接的复合多腔FPI游标效应接触力传感器294 10.2.1级联式FPI传感器设计与原理294 10.2.2轴向接触力实验系统搭建及测量结果分析296 参考文献297 第五篇光纤干涉传感技术创新成果与未来展望300 第11章新型光纤MZI与FPI传感技术总结与未来方向300 11.1研究成果概要总结300 11.1.1光纤干涉传感核心结构设计成果梳理300 11.1.2传感性能优化成果总结301 11.1.3多参数解调技术研究成果归纳302 11.2技术发展趋势与展望303