生物传感器是二十世纪六十年代发展起来的一门新兴检测技术。它利用生物分子识别元件检测生物组织信息,将生物活性表达的信号经各种不同的生物传感器转换为电、声、光等信号被检测。由于其应用范围广泛、探测灵敏度高、可移植性好、并且可对活体生物组织内部微结构等进行扫描检测等特点,生物传感器在生物医学领域具有很高的应用价值。本论文首先介绍光纤生物传感器,简述其发展过程以及国内外研究现状。然后阐述了基于光谱分析的光纤生物传感器基本原理,据此设计一套光学相干反射(optical coherence reflectometric, OCR)测量系统,该系统基于低相干原理、采用共光路光纤结构;选取中心波长849.5nm、谱宽为23.5nm的超辐射发光二极管光源(Superluminescent Diode,SLD);理论探测分辨率可达13.5um。光谱探测模块由衍射光栅、CCD等器件按照色散原理与光学结构构建而成。为了提高其探测信号的稳定性及信噪比,对搭建的平面式光谱探测模块进行优化,通过入射角度的计算选取与聚焦透镜对光谱信号的色散补偿,使得光源谱线展开均匀、对称。最后对采集的干涉波形进行光谱标定。实验证明,光谱探测模块的性能满足理论设计要求。共光路OCR系统实验中,分别对单层、多层盖玻片模拟组织检测,然后通过信号检测以及傅里叶变换过程,得到层次信息,误差范围小于3um。组织样品膜厚测量实验中,由于组织回光非常微弱,这使信号提取难度系数增大,但信噪比可以达到13dB,依然能检测出样品膜厚层次关系。