光纖溫度傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經過光纖送入調制器，待測參數溫度與進入調制區的光相互作用后，導致光的光學性質(如光的強度、波長、頻率、相位等)發生變化，稱為被調制的信號光。再經過光纖送入光探測器，經解調后，獲得被測參數。

光纖溫度傳感器種類很多，但概括起來按其工作原理可分為功能型和傳輸型兩種。功能型光纖溫度傳感器是利用光纖的各種特性(相位、偏振、強度等)隨溫度變換的特點，進行溫度測定。這類傳感器盡管具有傳、感、合一的特點，但也增加了增敏和去敏的困難。

傳輸型光纖溫度傳感器的光纖只是起到光信號傳輸的作用，以避開測溫區域復雜的環境。對待測對象的調制功能是靠其他物理性質的敏感元件來實現的。這類傳感器由于存在光纖與傳感頭的光耦合問題，增加了系統的復雜性，且對機械振動之類的干擾比較敏感。

目前研究的光纖溫度傳感器主要利用相位調制、熱輻射探測、熒光衰變、半導體吸收、光纖光柵等原理。其中半導體吸收式光纖溫度傳感器作為一種強度調制的傳光型光纖傳感器，除了具有光纖傳感器的一般優點之外，還具有成本低、結構簡單、可靠性高等優點，非常適合于輸電設備和石油井下等現場的溫度監測，近年來獲得了廣泛的研究。

半導體吸收式溫度傳感器在理論上完全可以勝任電力設備等特殊環境的現場測量要求，具有精度高、響應快、抗電磁干擾，無火花等優點。實驗過程中也發現了一些實際問題。首先系統對外界環境的影響非常敏感，任何振動、光纖的移位和環境光的變化都會對測量結果帶來影響，對實驗條件要求比較嚴格。這可能是系統實用化的主要障礙。

其次，輸出信號比較弱，對檢測帶來了不便。還有塑料光纖的熱形變問題，盡管在設計的探頭中光纖與半導體薄片留有一定縫隙，但當溫度升到373K以上時，光纖還是產生了熱形變，引起衰減異常。更換石英光纖后也不理想，因為普通的通信石英光纖芯徑太小，耦合問題難以解決，傳輸效率低;大芯徑石英光纖韌性差，難以實際應用。最后，自行設計的探頭還存在一定缺陷，半導體薄片與光纖的耦合并不理想，垂直和對準都不好控制。

半導體吸收式溫度傳感系統非常適合于電氣設備等特殊環境的現場溫度監測。通過建立系統的數學模型和matlab仿真，得到了較完善的理論體系和元件選取原則;通過實驗一方面肯定了數學模型的可行性，另一方面也揭示了實現實用化產品存在的困難，一些可能的解決辦法是：(1)設置參考光路，并對入射光進行調制，減少環境因素的影響;(2)設計低噪聲低溫漂的前置放大電路，以增強輸出信號的強度;(3)采用石英光纖束做為介質，既解決高溫形變問題，又可提高耦合效率;(4)設計新的探頭結構，提高耦合效率和抗干擾能力。總的來看，這種傳感器的應用前景還是十分廣闊的。

光纖溫度傳感器在電力系統的應用中得到發展，由于電力電纜溫度、高壓配電設備內部溫度、發電廠環境的溫度等，都需要使用光纖傳感器進行測量，因此就促進了光纖傳感器的不斷完善和發展。尤其是分布式光纖溫度傳感器得到了改善，經過在電力系統行業的應用，從而使其接收信號和處理檢測系統的能力都得到了提升。

光纖光柵溫度傳感器由于其較高的分辨率和測量范圍廣泛等優點，也被廣泛應用于建筑業溫度測量工作中。西方很多發達國家都已普遍采用此系統，進行建筑物的溫度、位移等安全指標的測試工作，例如，美國墨西哥使用光柵溫度傳感器，對高速公路上橋梁的溫度進行檢測。通過廣泛使用，光柵溫度傳感器所存在的問題，如：交叉敏感的消除、光纖光柵的封裝等都得到了解決，因而此系統得到了完善。

航空航天業使用傳感器的頻率較高，包括對飛行器的壓力、溫度、燃料等各方面的檢測，都需要使用光纖溫度傳感器進行檢測，并且所使用到的傳感器數量多達百個，所以對傳感器的大小和重量要求很嚴格。因此，基于航空航天業對傳感器的要求，光纖溫度傳感器的體積、重量規格方面都經過了調整。