概述了中国光纤传感器(OFS)近40年发展的历史和现状, 回顾了该技术领域发展的三个阶段：迅速发展和制定国家规划阶段, 技术和市场不成熟陷入低谷阶段和进入市场走产业化道路阶段。从典型OFS技术及其应用、新型OFS技术与仪器发展这两个方面, 概述了中国学者所取得的主要技术成果, 包括：光纤Sagnac干涉仪及其在陀螺领域的应用；光纤迈克耳孙、马赫-曾德尔干涉仪在水声探测、石油勘探、地声探测方面的应用；光纤光栅传感技术及其在火灾报警中的应用；分布式OFS技术及其在智能结构与建筑领域的典型应用；光纤法布里-珀罗传感技术与应用以及新型OFS传感技术和生物医学应用。阐明了中国OFS研发交流平台的发展及其对OFS学术发展与技术促进的重要作用。指出了目前中国OFS技术发展过程中所面临的问题, 宏观上总结了OFS发展的经验并展望了其发展前景。

双光束干涉仪的相位调制解调通常会用到椭圆拟合的方法来计算相应的解调参数，提出了一种用于评价这类参数的计算精度的方法。根据自适应的蒙特卡罗法，计算不同噪声水平下椭圆拟合估算的参数的最大偏差；根据实验测得的干涉信号噪声本底的大小，判断拟合的参数的精度。以基于3×3 耦合器的光纤水听器的两路输出方案为例，该方案为提高水听器的解调性能，需研究参数的数值随器件性能的变化规律，因此首先要判定实验中通过椭圆拟合所求得的参数的准确性。将该精度评定方法运用在水听器测量实验中，测量的干涉信号在20 Hz~4 kHz处的噪声本底接近-70 dB·V²/Hz，根据自适应的蒙特卡罗法，得到参数的偏差不超过0.06%和0.08°。

针对非本征法布里珀罗干涉型（EFPI）光纤传感器外毛细管热胀冷缩引起的温度敏感问题，提出了通过在毛细管内部反射光纤表面镀温度补偿膜（实验中使用铜膜）来降低温度影响的方法，并推导了相关的数学模型，进行了实验研究。实验结果证明了该温度补偿方法的有效性和可控性。实验中，铜膜的轴向长度和补偿系数表现出了良好的线性关系，1 mm轴向长度的铜膜温度补偿系数达到了0.49 nm/℃。

Fiber sensors have been developed for industry application with significant advantages. In this paper, Fiber sensors for oil field service and harsh environment monitoring which have been investigated in Tsinghua University are demonstrated. By discussing the requirements of practical applications, the key technologies of long-period fiber grating (LPFG) based fiber sensor, optical spectrum analyzer for oil detection, laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) system for soil contamination monitoring, and seismic sensor arrays are described.

提出一种在光纤水听器时分复用系统中以3×3耦合器作为匹配干涉仪的光强补偿方案，光纤水听器仍为2×2耦合器结构。该方案以时分复用中的非干涉脉冲作参考光强，通过对3×3耦合器两路输出进行简单数学运算并结合数字反正切技术实现信号解调，光强波动和耦合器分光比变化导致的信号畸变得到有效抑制。算法不需要载波调制，可实现光纤水听器近似等臂干涉，有利于降低系统相位噪声。算法的运算量小且适用于一般的非对称3×3耦合器，解调动态范围大。利用该方案实现了8路光纤水听器时分复用实验系统，在光功率变化约10%时，光强补偿方法可将总谐波失真平均值降低30 dB，系统噪声本底在信号频率为1 kHz时小于30 μrad/Hz1/2。

为了克服光源频率调制深度、信号相位延迟、伴生调幅等参数对基于正交项解调的相位生成载波(OT-PGC)解调方法的影响，提出一种基于固定相位延迟的PGC检测方法(FPD-PGC)，采用3×2耦合器产生固定相位延迟，分别利用两路信号的倍频信号进行解调。详细阐述了该方法的检测原理，分析了关键参数的影响。当伴生调幅系数为0.4时，仿真对比了FPD-PGC方法与OT-PGC方法的解调性能，结果表明新方法谐波比提高30 dB以上，系统信噪比(SNR)也有显著改善。对实际信号进行解调，得到了类似结果。分析及实验表明该方法完全消除了信号相位延迟的影响，较好地抑制了调频深度和伴生调幅的影响。

采用L9(34)正交实验的方法，研究了弹性筒与芯轴形成的空气腔的体积、绕制探头时对光纤施加的张力这两个因素对芯轴干涉型光纤水听器声压灵敏度造成的影响。实验结果表明，空气腔体积及光纤张力对声压灵敏度没有实质影响，在光纤与弹性筒充分耦合的前提下可以不予考虑。

提出了在光纤水听器时分复用系统中采用3×3耦合器解调信号的一种新算法。在该方案中，光纤水听器仍为2×2耦合器结构，3×3耦合器作为匹配干涉仪，利用其三路输出的线性组合和数字反正切技术实现信号解调，解调中使用的参数通过奇异值分解和椭圆拟合得到。该方案不需要载波调制，可实现光纤水听器近似等臂干涉，有利于抑制系统相位噪声。算法的运算量小且适用于一般的非对称3×3耦合器，解调的动态范围很大。最终利用该方案实现了两路光纤水听器时分复用的实验系统，在1 kHz时，系统的噪声本底为31 μrad/Hz，动态范围超过125 dB，串扰小于64 dB。

提出了一种基于钯膜的非本征法布里-珀罗光纤氢气传感器的方案。钯在氢气环境中吸收一定量的氢并使其体积膨胀, 而传感器腔长在应力的作用下发生变化。分析了其应力的传递过程,建立了法布里-珀罗腔腔长变化与氢浓度关系的数学模型。通过实验研究了该传感器的氢响应特性,理论模型预测的氢气浓度与实验结果吻合。

分析了3层结构(封装层、弹性筒、芯轴)的芯轴干涉型光纤水听器声压灵敏度。通过建模和三维的弹性力学分析,结果表明,影响水听器探头声压灵敏度的主要因素为弹性筒的杨氏模量、壁厚、外半径以及传感光纤的长度。而封装层材料的杨氏模量、泊松比、厚度和芯轴对声压灵敏度的影响不大。制作了一批水听器样品,理论分析其声压灵敏度为-150.7 dB(re rad/μPa),实测平均值为-151.3 dB(re rad/μPa)。实测值范围为-151.9--150.5 dB(re rad/μPa),理论值与实测结果最大相差不超过1.2 dB(re rad/μpa)。实验表明,封装前、后的工艺流程对探头的声压灵敏度有一定影响。