声传感器和光声池是激光光声光谱技术的核心组件。结合光纤迈克耳孙干涉仪、相位载波解调技术和纵向共振光声池,提出一种共光声池腔的芯轴型空气衬底光纤麦克风。光纤麦克风中的铜毛细管被用作光声池的共振腔,传感臂由10 m长的超细光纤缠绕在铜毛细管上构成,参考臂为5 cm长的短臂且已进行隔声隔振处理。基于结构共振频率稳定的特点,优化光纤麦克风的共振频率,使其略低于光声池的一阶纵向共振频率,以实现准双共振。实验结果表明,麦克风在共振频率为1443 Hz处的最小可检测声压为0.69 μPa/Hz 1/2。在1 kHz处,声压电压响应线性度为99.98%(5 mPa~3 Pa),动态范围为112.52 dB。该光纤麦克风适用于高温、易爆和高电磁干扰等特殊环境下痕量气体的高精度检测。

光纤传感系统在应用于水声及地震波探测等场合时，其通道间相位一致性将影响波束形成的质量，进而影响探测目标的定位精度，因此研究传感系统的通道间相位一致性具有重要的意义。分析了影响基于相位产生载波(PGC)解调法和密集波分复用(DWDM)的多通道光纤激光传感系统通道间相位一致性的各种因素。理论计算结果表明,传感器波长差异对通道间相位差的影响可以忽略。两通道分布反馈式(DFB)光纤激光传感系统通道间相位一致性的实验测试结果表明,传感器波长差异不会对各通道解调结果的相位信息带来影响，当多通道DFB光纤激光传感系统各通道采用相同的参数设置时，各通道解调结果间具有很高的相位一致性，与理论分析结果相吻合。

相位载波(PGC)调制解调技术作为光纤水听器主要的检测技术之一,已经应用于许多光纤水听器阵列系统之中,该方案对光源提出了窄线宽、可调谐、低噪声等较高的要求。实验中发现,光源弛豫噪声对系统噪声性能产生了较大的影响。在理论分析光源弛豫噪声对相位载波解调影响的基础上,提出了通过调节抽运功率,控制弛豫振荡中心频率为相位载波调制频率的半倍频的奇数倍,来降低系统解调噪声的方法,实验验证了理论结果,解调噪声由最高的-86.7 dB减小到-106 dB。实验进一步采用了光电负反馈方法来抑制弛豫噪声,在弛豫振荡峰处抑制噪声约25 dB,得到了约-100 dB的较为平坦的激光器噪声谱级,使得相位载波解调噪声达到-110 dB,基本满足了光纤水听器系统的要求。

提出并实现了一种基于光纤光栅(FBG)激光器的高分辨率光纤传感系统。通过在一段高增益有源光纤写入光纤光栅形成光纤激光传感器, 待测信号作用在激光器上引起激光频率变化, 采用偏振无关的非平衡迈克耳孙光纤干涉仪将激光频率变化转化为干涉仪相位变化。干涉仪输出的信号经过光电转换后, 用采集卡转换为数字信号输入计算机, 最后利用改进的归一化相位载波(PGC)解调技术, 实现信号的高分辨率解调。实验表明该传感系统的动态应变分辨率达到了5.6×10-4 nε/Hz, 并且解调结果与待测信号具有良好的线性关系。