阐述了干涉型光纤水听器外差检测的基本原理，对干涉型光纤水听器数字化外差检测方法动态范围上限进行了研究。理论分析了由外差频率决定的动态范围上限以及反正切、微分交叉相乘（DCM）两种正交解调算法决定的动态范围上限，并进行了综合对比。分析结果表明，不同的外差频率所能达到的动态范围上限不同；相同的外差频率结合不同的正交解调算法，所能达到的动态范围上限也不相同。在固定采样率下，设置外差频率为采样率的1/4，并结合反正切算法，可以实现更大的动态范围上限。数值模拟证明了理论分析的正确性。构建了基于外差检测的光纤水听器系统并进行了实验研究，实验结果与理论相符，证实了采用外差检测方法实现大规模光纤水听器阵列更大动态范围检测的可行性。

报道了一种新颖的具有抗混叠功能的无源零差迈克耳孙型光纤水听器。它由一个普通的芯轴型光纤水听器和一个圆柱型亥姆霍兹共振器构成。在驻波罐中对其声压相位灵敏度频响进行了测量，结果表明该光纤水听器具有较好的声低通滤波特性，能有效地抑制声信号中的高频成分，从而实现抗混叠滤波。该光纤水听器的低频声压相位灵敏度主要由传感光纤长度和弹性增敏层的物理特性决定，约为-159 dB（0 dB=1rad／μPa）。在1150Hz附近出现了一个共振峰，这主要由圆柱型亥姆霍兹共振器的声学特性决定。1150～2280Hz频段内的灵敏度衰减率约为50dB／倍频程，1500Hz以后的灵敏度衰减量大于10dB。这对于提高我国未来声纳系统的抗干扰能力具有十分重要的意义。

研究了影响干涉型光纤水听器远程无中继传输系统性能的各种噪声，分析了分布式拉曼光纤放大（DFRA）与掺铒光纤放大（EDFA）混合放大方案对光放大相位噪声抑制的效果，并通过实验得到了与仿真分析一致的结果。研究了相位产生载波（PGC）调制解调对相干双重瑞利散射（DRS）噪声的抑制原理，并对不同距离的DRS噪声抑制效果进行了讨论。远程实验结果表明，PGC技术可使相干DRS噪声降低19dB，混合放大可使光放大噪声降低7．2dB。经噪声综合抑制后，100km传输系统的相位噪声降至-113．2dB（即2．2μrad／Hz^1/2），与短程系统噪声基本相当；200km传输后噪声降至-104dB（即6．3μrad／Hz^1/2），相比短程系统增加的部分主要为残留的DRS噪声。

采用高相干窄带光源的光纤水听器时分复用(TDM)阵列中,信号光与其余通道的泄漏光之间不是简单的强度叠加,而是互相干涉.以此为基础,推导了8路TDM阵列中各通道光束相互作用的理论公式,得到了光开关的消光比是决定系统串扰的主要因素,最大串扰值约为消光比的一半的结论.信号解调采用相位载波解调(PGC),由于串扰频率分布广且远高于信号频率,提出了采样前先低通滤波的信号检测方案,该方案可滤除串扰高频成分,大大减小串扰频率混叠对PGC解调的影响.

文章分析了输入光偏振态对光纤Mach—Zehnder干涉仪条纹可见度和相位的影响，并通过实验进行验证。实验中，在干涉仪一干涉臂加入PZT相位调制器，通过示波器直接观测输入光偏振态对干涉仪输出光强波形的影响，并对输出波形变化进行了理论分析，验证了输入光偏振态对干涉仪可见度、相位的影响。

讨论了一种以单模光纤耦合器的熔融区为敏感单元的耦合型单模光纤传感器。分析了该传感器的敏感机理,依据单模光纤耦合器耦合输出与耦合区长度和折射率的函数关系,提出该种传感器可实现振动测量。搭建了基于等强度悬臂梁的振动检测系统,通过与压电振动传感器的对比测试表明该传感器可更好地实现振动信号的测量,并分析了其振动响应特性。实验证明耦合型单模光纤传感器可以用于振动信号的测量。

采用全矢量有限元方法进行光纤设计优化,得到横截面上失去两层空气洞的双芯光子晶体光纤,可用于液压传感.优化的双芯光子晶体光纤的模场半径和数值孔径与单模光纤基本一致,在优化的双芯光子晶体光纤和单模光纤之间有一个相对较低的熔接损耗.计算结果表明由模场半径和数值孔径导致的不匹配造成的总共损耗可低至0.026dB,低于传统光子晶体光纤和单模光纤0.1dB的直接熔接损耗.对基于20cm双芯光子晶体光纤的液压传感器的性能进行研究,结果表明在0~500 MPa量程内的灵敏度为-1.6pm/MPa.

为了消除环境干扰对光纤干涉测量系统的影响，采用光纤3×3耦合器和光纤光栅构成光路复合在一起的两个光纤迈克尔逊干涉仪构成了光纤干涉测量系统。利用光纤光栅作为反射镜，两个光纤迈克尔逊干涉仪共有几乎相同的光路。其中一个光纤迈克尔逊干涉仪通过一个1阶反馈来补偿环境干扰的影响，实现对该测量系统的稳定；另一个光纤迈克尔逊干涉仪用于完成测量工作。结果表明，1阶反馈可以对0Hz～21Hz的干扰进行补偿，使得该测量系统适合于在线精密测量。

具有较大非平衡长度的光纤Mach-Zchnder干涉仪解调DFB激光器传感信号时，存在着偏振衰落现象，为了解决这一问题，提出了一种对干涉仪输入光偏振态进行反馈控制的方案，论述了具有反馈控制功能的干涉仪信号解调系统，推导了反馈控制系统的控制信号与干涉仪条纹可见度之间的关系式，分析了该系统在不同光信号输入情况下的工作状况，从理论上证明了利用该系统可在一定条件下使干涉仪的条纹可见度稳定在1附近，论证了该方案消除干涉仪解调传感信号时偏振衰落现象的可行性。

结合光子晶体光纤（PCF）和拉锥的优点设计了一种色散平坦渐减PCF，用于在通信波段产生宽带超连续谱，并对该光纤中超连续谱的产生进行了详细的研究。结果表明：经过合理设计的PCF可以同时具有色散平坦和色散渐减的特性，并且其色散曲线沿光纤长度由反常色散区逐渐移动到正常色散区。这样的色散特性适合于产生宽带平坦的超连续谱。超连续谱形成的过程中以自相位调制效应为主，高阶非线性效应也起一定的作用，其中以拉曼散射效应的影响更为显著。另外，拉锥长度、光纤色散参量的渐减方式以及抽运脉冲的有效峰值功率和宽度对平坦超连续谱的产生均有着重要的影响。