光纖傳感器由光源、入射光纖、出射光纖、光調制器、光探測器和解調制器組成。
基本原理是將光源的光通過入射光纖送入調制區，光在調制區內與外部測量參數相互作用，使光學性質(如強度、波長、頻率、相位、偏正態等)發生變化，成為調制的信號光，然后通過出射光纖送入光探測器和解調器獲得測量參數。

根據傳感原理，光纖傳感器可以分為兩類：一類是傳光型(非功能型)傳感器，另一類是傳感型(功能型)傳感器。光纖作為光的傳輸介質，其對被測信號的感覺是由其他敏感元件完成的，其中出射光纖和入射光纖是不連續的，兩者之間的調制器是光譜變化的敏感元件或其他敏感元件。

在傳感光纖傳感器中，光纖具有對被測信號的敏感性和光信號的傳輸功能，將信號的感覺和傳輸結合在一起，所以光纖在這種傳感器中是連續的。由于光纖在這兩種傳感器中的作用不同，對光纖的要求也不同。在傳光傳感器中，光纖只起到傳光的作用，通信光纖甚至普通多模光纖都能滿足要求，而敏感元件可以靈活選擇高質量的材料來實現，所以這種傳感器的靈敏度可以做得很高，但需要更多的光耦裝置，結構復雜。

感應型光纖傳感器的結構相對簡單，可以少用一些耦合器件，但對光纖的要求較高，往往需要采用對被測信號敏感、傳輸特性好的特殊光纖。到目前為止，實際上大部分都采用了前者，但是隨著光纖制造工藝的改進，感應型光纖傳感器也將得到廣泛的應用。

根據光纖調制的原理不同，光纖傳感器可分為：強度調制型、相位調制型、偏振態調制型、頻率調制型、波長調制型等。到目前為止，光纖傳感器已經能夠測量70多種物理量。光纖傳感器相對于傳統傳感器有其獨特的優點：

(1)靈敏度高，因為光是一種波長極短的電磁波，所以光學長度可以通過光的相位獲得。以光纖干涉儀為例，由于使用的光纖直徑小，光學長度在受到微小的機械外力或溫度變化時會發生變化，從而導致相位變化較大。假設10米光纖和1℃的變化導致1000ard的相位變化。如果能檢測到的最小相位變化為0.01ard，能檢測到的最小溫度變化為l0℃，可見其高靈敏度。

(2)電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、本質安全。光纖傳感器利用光波傳輸信息，光纖是電絕緣、耐腐蝕的傳輸介質，安全可靠，可方便有效地應用于各種大型機電、石油化工、礦山等強電磁干擾和易燃易爆環境。

(3)測量速度快。光的傳播速度最快，可以傳輸二維信息，可以用于高速測量。對雷達等信號的分析要求檢測速度極高，電子方法難以實現，光衍射現象的高速頻譜分析可以解決。

(4)信息容量大。被測量的信號以光波為載體，光的頻率極高，容納的頻帶寬，同一光纖可以傳遞多路信號。

(5)適用于惡劣環境。光纖是一種耐高壓、耐腐蝕、耐電磁干擾的電介質，可用于其他傳感器不適應的惡劣環境。此外，光纖傳感器還具有重量輕、體積小、可繞、測量對象廣、復用性好、成本低的特點。