报道了一种高性能大孔径分布式光纤水听拖曳阵列，其总长度为150 m，声学传感段长度为100 m，具有192个传感单元，采用单根光纤离散增敏制备而成，无需其他分离器件。传感基元通过驻波桶标定，在20~1000 Hz，平均声压灵敏度达到-127.44 dB（re rad/μPa）。阵列同时装配了自研的姿态感知模块，可实现拖曳过程的实时姿态获取。针对所研制的大规模分布式光纤水听拖曳阵列，开展了湖试综合测试，6 kn拖速下阵列声学段的倾角仅为7.8°，将192个传感单元数据波束合成后得到了16.87 dB的空间增益，传感器表现出了优异的综合性能。该高性能大规模分布式光纤水听拖曳阵列为光纤水听器发展提供了一条全新的技术路线，有力推动了基于DAS的“第三代声呐技术”的发展。

研究了一种基于斐索干涉的超弱光纤光栅(uwFBG)水听器阵列系统。通过拉丝塔在线制备光纤光栅技术构建超弱光纤光栅水听器阵列,使用反正切算法解调信号,实现了2~2000 Hz宽频带内水声信号的振幅、频率和相位的同时测量。在频率为2 Hz时,系统水声信号的相位声压灵敏度可达-135.81 dB(re rad/μPa),灵敏度为2755.49(μPa/ Hz),信噪比为43.785 dB。传感器复用实验结果证实该系统可以同时解调不同位置的水声信息,系统的相位声压灵敏度随着传感器腔长的增加而增加,且具有很好的稳定性,表明系统在高灵敏度水声传感、甚低频声学探测、深海监测等方面具有广阔的应用前景。

为减小分布反馈式（DFB）光纤激光器在水声探测时的扰动，设计了一种双膜片式封装结构的光纤激光水听器。该结构通过膜片增大声压作用面积，并转化为激光器的轴向应变以实现增敏。利用有限元软件ANSYS对该结构进行了仿真分析，加工制作了双膜片式结构封装的DFB光纤激光水听器原型样品，并对其进行了水声实验研究。实验测得，研制的双膜片端面增敏结构的DFB光纤激光水听器在2.5~10 kHz的平均声压灵敏度为-136.9 dB，波动幅度不高于±0.5 dB，水听器的工作频带向高频得到了有效拓宽，使其能很好地满足舷侧阵的工程化应用要求。

为了研究预应力对分布反馈式(DFB)光纤激光水听器水声探测性能的影响，建立了双膜片结构DFB 光纤激光水听器声压灵敏度与预应力关系的理论模型，运用有限元软件ANSYS 仿真分析了水听器动态性能与预应力的关系，加工制作了不同预应力作用下的DFB 光纤激光水听器原型样品，并在消声水池对其进行了实验研究。实验结果表明，随着预应力的增加，DFB 光纤激光水听器的频率响应趋向平坦，当预应力引起的水听器出光波长变化量增大到400 pm 时，水听器在2.5~10 kHz频率范围内的声压灵敏度为136.8 dB±0.3 dB，而预应力继续增大时，水听器的频率响应曲线变化非常小，这与理论分析和仿真结果都吻合较好。

针对分布反馈式(DFB)光纤激光器用于水声探测时频响曲线起伏较大的问题，设计了一种开孔套管式封装结构。通过对DFB激光器的封装，使其张紧后被聚氨酯固定于开孔套筒的中心轴线上，利用开孔套管的保护作用以及施加于光纤激光器两端的拉力来抑制水声探测过程中频响曲线的起伏。基于有限元软件ANSYS对封装结构的动态特性进行了数值仿真计算，然后加工制作了开孔套管结构封装的DFB光纤激光水听器原型样品，并利用振动液柱法进行了测试。试验结果显示，DFB光纤激光水听器在20~800 Hz的声压灵敏度达到-131 dB左右，灵敏度起伏不高于±1.5 dB，表明通过该封装结构的保护及聚氨酯的张紧作用，有效抑制了频响曲线的起伏，改善了DFB光纤激光水听器的水声探测性能。

研制了一种直径为13 mm的空气腔推挽式双臂对称补偿结构的光纤水听器，介绍了该光纤水听器的工作原理，优化设计了光纤水听器结构。在小直径情况下，保证了较高的声压灵敏度，同时获得了较低的加速度灵敏度。实验测得在80～2500 Hz频段内，该光纤水听器的平均声压灵敏度为-142.5 dB，灵敏度的起伏小于±0.8 dB，加速度灵敏度小于-20 dB。实验结果表明，研制的空气腔推挽式双臂对称补偿结构的光纤水听器，能很好地满足拖曳细线阵的使用要求。

An optical fiber hydrophone based on equivalent phase shift fiber Bragg grating (EPS-FBG) with temperature compensation package provides an improvement of sensitivity in underwater acoustic measurement at wide frequency range, from 2.5 kHz to 12 kHz. The acoustic pressure is transduced into elastic vibration of a circle metal disk, resulting in an intensity modulation of the reflected light wave back from fiber Bragg grating (FBG). Experiment shows that the packaged EPS-FBG hydrophone has a minimum detectable acoustic pressure of about 500 μPa/ Hz at 5 kHz and achieves about 18-dB improvement of acoustic pressure sensitivity compared with a regular apodized FBG hydrophone.

为了探明分布反馈式(DFB)光纤激光器用于水声探测时,所测得的声压灵敏度高于静压条件下计算所得的声压灵敏度,且动态响应曲线不平坦的原因及其机理,对DFB光纤激光器的动态特性进行了研究。对两端固定并分别置于空气和水介质中的DFB光纤激光器的振动模态进行了数值仿真分析;设计加工了实验夹具,分别对其进行了实验研究。实验测得数据显示,两端固定的裸纤在发生振动时的第一阶固有频率与其夹持长度有关,且随着该长度的增大,固有频率降低;当夹持长度分别为50、55和60 mm时,在空气和水介质中DFB光纤激光器振动的第一阶固有频率分别约为250、200、125 Hz以及200、160、120 Hz,实测数据与仿真分析吻合。结果表明,当DFB光纤激光器受外界激励发生振动时,会引起激光器输出信号幅值的波动,导致其声压灵敏度出现起伏,第一阶固有频率对其具有很大的影响。

理论和实验研究了液体粘滞系数对声低通滤波光纤水听器声压灵敏度频响特性的影响。为了更好地描述声低通滤波光纤水听器的声学特性, 在已建立的低频集中参量模型中, 引入了一个用于描述系统机械损耗的参量, 即机械声阻, 从而得到了改进后的声压传递函数表达式。仿真结果表明, 粘滞系数主要影响共振频率附近的响应, 随着粘滞系数的增加, 共振频率基本不变, 共振峰值迅速下降。利用蓖麻油粘滞系数随温度变化较大的特性, 在充油驻波罐中测试了不同温度下声低通滤波光纤水听器的声压灵敏度频响, 结果与仿真曲线基本吻合, 较好地验证了理论分析的正确性。

为了进一步改善声低通滤波光纤水声传感器对高频声信号的抑制功能, 在以往报道的二阶结构的基础上, 提出了一种新型的四阶结构。利用电声类比理论和电路分析方法, 建立了四阶声低通滤波光纤水声传感器的一般低频集中参量模型, 并对其声压频响进行了理论分析。在驻波罐中对自制的四阶光纤水声传感器进行了测试, 实验曲线与理论值具有大致相同的变化形式, 测得的两个共振频率分别与各自的理论值基本一致, 低频响平坦且非常吻合, 平均声压灵敏度为-140 dB, 高频差异较大, 主要受低频模型的限制。实验结果较好地验证了低频集中参量模型和理论分析的正确性。为解决光纤水声传感器系统实际应用中遇到的高频干扰引起的信号混叠问题提供了一种新的有效技术途径。