本发明提供了一种级联微球腔的双参数光纤传感器，属于光纤传感领域；本发明包括了激光器、D型光纤耦合混合介质腔系统、光谱检测器。所述激光器中发出的光通过D型光纤与两种涂覆膜微球构成的混合介质腔进行耦合，在微球内通过连续全内反射产生回音壁模式，当外界环境变化时，混合介质腔内光的谐振波长会随之产生变化；所述光谱检测器是用来记录经过传感系统后由光纤末端输出光的透射谱；所述混合介质腔是由石英微球涂覆膜构成，其中一个微球涂覆金膜用于折射率传感，另一个微球涂覆PDMS膜用于温度传感。本发明具有结构简单、成本低、实用性强等特点，在生化传感方面具有广泛的应用前景。