相位生成载波（PGC）调制解调是干涉型光纤水听器常用的解调方法。首先，分析并建立了PGC解调系统的噪声传递模型，研究了光源强度噪声对PGC解调输出噪声的影响机理，分析了调制深度和工作点两个参数对PGC解调噪声稳定性的影响。然后，提出了一种基于3×3耦合器的多相PGC解调方案，即在传统PGC解调架构中引入3×3耦合器进行多相检测，利用3×3耦合器的相移特性对三路干涉信号进行融合处理。在不同的调制深度条件下，该方案可以降低水听器工作点变化所引起的光源强度噪声传递系数波动范围。实验结果显示，在常用的调制深度范围（1.7~3.4）内，工作点变化导致的噪声传递系数波动峰谷值小于0.5 dB，噪声稳定性相比传统PGC解调系统显著提升。

本文提出了一种基于多波长平均的五步相移解调方案，解决非本征光纤法布里-珀罗（F-P）传感器阵列的串扰问题。以光纤F-P传感器的两基元并联复用系统为研究对象，探讨了基于五步相移解调方案的基本串扰理论以及多波长解调抑制串扰的具体方法。通过数值仿真研究了串扰与传感系统的消光比、平均波长数、波长间隔以及不同传感器基元腔长的关系，对单波长解调方案和多波长解调方案的串扰抑制效果进行了对比分析。结果表明，相较于单波长解调方案，多波长解调方案通过对多个连续工作点处的五步相移信号解调结果进行平均，降低了传感阵列的串扰。同时，该解调方案降低了对传感阵列光开关消光比和不同基元间腔长一致性的要求，有效推进了光纤F-P传感器阵列大规模复用的发展。

腔光力系统是一种光学谐振模式和机械振荡模式在微纳尺度上相互耦合作用的微纳腔体结构。基于微纳加工技术实现的腔光力结构具有超强光机械模式耦合效应，可在激光激励下产生超稳且窄线宽的机械振荡信号。腔光力系统中的经典力学、量子力学现象等已经被广泛应用于高精度传感、腔光力器件与电路、高效率微波-光学转换器件等技术领域。为了获得光机械振荡微波信号，采用基于非线性机械振子的光机械耦合方案，使腔光力作用在一个含有非线性振子的两级级联的机械振子系统上，实现由非线性特性光机械耦合作用引起的简并四波混频，进而产生光机械频梳。基于非线性腔光力系统的光机械频梳研究，将有效推动光子集成式光机械频梳技术的发展和广泛应用。

基于受激布里渊散射的布里渊动态光纤光栅(BDG)是近几年提出的一项新技术，相比于传统的光纤光栅，具有读写分离、位置可调、光谱可调和快速重构等优势，是光纤通信及传感领域最活跃的研究热点之一，尤其是在分布式传感领域可同时获得高空间分辨率和高测量精度，打破了传统时域系统中声子寿命的限制。从技术发展脉络综述了BDG的研究现状与最新进展，重点介绍了基于BDG的分布式光纤传感技术与应用，并就目前该领域存在的主要问题以及技术发展的主要趋势进行了探讨。

选用普通商用带尾纤的分布反馈式（DFB）半导体激光器作从激光器，测试了DFB半导体激光注入锁定的基本特性，如不同注入光功率下的锁定带宽、模式频谱、相位噪声及输出光功率，证明了相干光注入锁定具有极大改善从激光器频谱纯度同时不影响其输出光功率的特性；锁定后的从激光器可看作一个窄带、可调谐的光滤波器，并能提供一定的功率增益，滤波器的中心波长和带宽完全由注入光信号决定。将DFB半导体激光注入锁定技术应用于基于微波电光移频的布里渊光纤传感，实现了具有布里渊频移的单频信号提取放大，解决了直流工作点漂移带来的光强波动问题。

针对已有线宽检测方法在窄线宽激光器测量中存在的缺陷，提出一种利用非平衡光纤干涉仪相位噪声测量并计算线宽的方法。理论分析了短程差非平衡干涉仪相位噪声与窄线宽激光器的光频噪声的关系，得到了激光器的光波功率频谱和线宽。利用臂差为10 m的光纤干涉仪对窄线宽分布反馈激光器进行测量，结果表明激光器光波功率谱有近似的洛伦兹线型且线宽为5.4 kHz，与5 kHz的理论值相近。窄线宽光纤环形腔激光器的线宽测量结果为0.75 kHz，比用零拍法测量到的同类型激光器低于1.5 kHz的结果更精确。

保偏光纤谐振腔交叉偏振耦合引起的偏振波动是谐振式光纤陀螺的主要噪声源之一，保偏光纤偏振主轴旋转90°对接是克服偏振波动的有效方法，其对接角度误差大小对陀螺噪声抑制效果有重要影响。为此利用迈克耳孙(Michelson)白光光纤干涉仪偏振耦合测试方法，从理论上对双耦合器保偏光纤谐振腔的90°对接误差进行了分析，得到迈克耳孙光纤干涉仪输出的干涉交流项公式和干涉波形，进而计算得到双耦合器保偏光纤谐振腔的90°对接误差角度。对双耦合器的保偏光纤谐振腔90°对接角度误差控制进行了实验研究，实现了0.37°的角度对接误差。

谐振式光纤陀螺(R-FOG)是第二代光纤陀螺,其性能受各种噪声因素的影响。为提高谐振式光纤陀螺的性能,对谐振式光纤陀螺的瑞利背向散射、克尔效应、磁光法拉第效应和偏振态耦合等各种噪声进行了分析,并提出了对偏振态耦合噪声的解决方法。在此基础上,得到保偏光纤环旋转90°对接的谐振腔优化结构。该结构可以有效减小谐振腔的偏振噪声和磁光法拉第噪声,且可改善陀螺系统的温度特性。

保偏光纤(PMF)谐振腔是谐振式光纤陀螺的核心元件, 在谐振腔中由于偏振耦合引起的偏振波动是陀螺的测量误差的主要来源之一, 而PMF偏振主轴旋转90°对接是克服谐振腔偏振波动的有效方法。对90°对接的双耦合器PMF谐振腔的谐振特性和偏振特性进行了理论分析, 采用锯齿波扫描的方法对90°对接的双耦合器PMF谐振腔的谐振特性和偏振特性进行实验研究, 得到理论响应和实验响应曲线。实验测得谐振腔的精细度为24, 谐振深度为0.9615, 两本征偏振态之间的相位间隔为179.65°, 证明了90°对接双耦合器PMF谐振腔的良好偏振特性。

在对白光干涉仪及白光干涉法偏振耦合(PC)测试原理进行分析的基础上,设计搭建基于白光干涉法的全保偏光纤结构的迈克耳孙(Michelson)干涉仪偏振耦合测试系统,实现对保偏光纤(PMF)偏振耦合的检测,并进行了单耦合点和多耦合点测试实验,耦合系数探测灵敏度可达70 dB,得到较好的实验结果,验证了白光光纤Michelson干涉法偏振耦合测试的可行性。最后,使用超辐射发光二极管(SLD)光源、放大自发辐射(ASE)光源和掺铒光纤放大器(EDFA)光源对小耦合系数的保偏光纤偏振的耦合系数进行测量,分别得到0.36%,1.8%和2.5%的测量误差,验证了系统的精确性。