为了提高光纤倏逝波传感器的灵敏度，该文提出了一种新型结构传感光纤。传感光纤由传统塑料光纤+新型阶跃光纤(折射率由纤芯向包层阶跃增大)+传统塑料光纤级联而成。新型阶跃光纤为倏逝波传感器的敏感区，光纤纤芯由聚甲基丙烯酸甲酯构成，包层由聚砜与GeO2混合物构成。利用几何光学分析了光纤光传输特性，实验测试了光纤光传输特性及其对外界折射率敏感特性。结果表明，当新型阶跃光纤包层中GeO2掺杂质量分数为1.5%，涂覆层厚为200 μm时，传感光纤具有较好的光谱传输质量及高的折射率响应灵敏度。

相干光时域反射仪(COTDR)测量曲线的振幅变化受相干瑞利噪声影响较大, 严重时导致系统发生误报并降低系统性能。主要探索了系统中相干瑞利噪声的产生机理及其影响因素, 给出了各个因素与瑞利散射系数之间的定量关系, 并仿真分析了光纤折射率、系统空间分辨率和光源频率的变化对干涉衰落波形的具体影响; 从改变光源频率的角度总结分析了近年来降低COTDR系统中干涉衰落的主要方法及其局限性, 并对COTDR系统在长距离光通信链路和地铁隧道监测等方面的应用进行了介绍。

从传感光纤的高双折射螺距和光纤结构两方面分析不同螺距下光纤内光的偏振态差异及其受温度变化的影响,对比了PANDA光纤、椭圆芯光纤、保偏微结构光纤的温度特性。结果表明,在全光纤电流传感器(FOCS)中,当传感光纤的螺距L_T是光纤对应的未螺旋状态下拍长L_p的2倍时,温度特性最差。L_T减小,光纤偏振保持能力减弱,抗物理干扰能力变差。当L_T≈L_p时,传感光纤既有较好的温度特性,也有较强的抗外界物理干扰能力。不同结构的传感光纤,传感器比差的范围不同,其中基于微结构保偏光纤的传感光纤,在-40~+70 ℃全温度下未经补偿,传感器比差变化范围最低,仅为±0.32%。

提出了一种分布式光纤振动和温度传感系统。该系统在双马赫-曾德尔干涉仪分布式振动传感系统的框架上, 采用波分复用的方法在一条传感臂上耦合两种波长的光, 并行实现了基于激光干涉的分布式光纤振动传感和基于拉曼背向散射的分布式温度传感, 从而达到了振动和温度双物理量的同时探测。该方法有效利用了双马赫-曾德尔干涉仪的传感光纤, 在实验中实现了10 km长度上振动和温度双物理量的同时探测, 振动传感的定位误差为±30 m, 温度传感的空间分辨率和温度精度分别为1 m和±1.8 ℃。该系统的优点是将激光干涉和拉曼背向散射有效结合, 实现了复杂环境中对振动和温度同时探测的需求, 并有效利用了传感光纤, 具有重要的实际意义和经济价值。

针对带变螺距段传感光纤的全光纤电流传感器,提出两种抗干扰结构:基本结构,即将变螺距段与传感光纤一起成束并将反射镜置于变螺距段中点位置;“8”字型结构,将变螺距段绕成“8”字型。分析两种结构的抗干扰原理,实验检验电流导体在传感光纤环内、外不同位置时传感器读数的差异。实验结果表明,两种结构均可抗0.5 m以上的1000 A级别的外界电流干扰,但前者仅适用于电流导体与传感光纤环相对位置固定不变的应用场合,后者可适用于诸多电流导体与传感光纤环相对位置不固定的应用场合。在不同的应用场合下两种结构的抗干扰性能均具有实用性。