光频域反射技术是一种具有代表性的分布式光纤传感技术，其具有长距离、高分辨、高精度、抗电磁干扰等特点，可在连续时空上实现各类参量的测量和传感，在诸多应用领域展现出具有吸引力的潜力。该技术的核心与影响其性能的关键在于高相干、低相噪、高线性、宽扫频范围的线性扫频光调频连续波的生成。当前，以直接调制或外部调制为主的线性扫频光调频连续波生成方法主要面临宽扫频范围和高相干性、低相频噪声难以兼得的难题。聚焦于线性扫频光调频连续波生成技术，从光频域反射技术的典型结构和工作原理出发，分析了扫频范围、相频噪声和扫频非线性等因素对核心测量性能的影响。针对以上影响因素，以扫频范围拓展以及相频噪声抑制和相干性增强两方面为切入点，系统性地介绍了相关技术路线、原理和国内外研究进展。其中，对光锁相环技术做了重点介绍，总结了各类技术路线和方法的特点，并对潜在挑战和发展趋势进行了总结与展望。

布里渊光纤传感器利用布里渊频移与光纤的温度及应变之间的线性关系实现分布式温度及应变传感。布里渊相移-增益比技术通过布里渊频移与布里渊相移-增益比之间的线性关系直接映射布里渊频移，相比于常规的扫频拟合方法可大幅度降低扫频次数和原始数据量，进而提升传感器实时性。布里渊相移-增益比技术的实施需要借助相干探测技术同时获得布里渊增益和相移，更高的增益及相移测量精度可以获得更高的传感精度。首先，回顾了过去十余年相干探测技术在实现高精度布里渊增益及相移测量方面的进展，包括光纤群速度色散抑制、光纤群时延波动消除、以及信号源幅度和相位噪声消除等。进一步，阐述了布里渊相移-增益比技术的主要优势，这些技术优势不仅提升了布里渊光纤传感的精度及可靠性，还大幅提升了测量速度。基于这些进展，布里渊相移-增益比技术为大型基础设施温度、应力应变的高精度实时监测提供了新途径，有望推动布里渊分布式光纤传感技术在各领域的实际应用。

基于分布式光纤传感技术的振动监测在当前线性工程领域有着广阔的应用前景。非对称双Mach-Zehnder干涉型分布式光纤传感（Asymmetric Dual Mach-Zehnder Interferometer，ADMZI）有效延长了振动传感距离，然而系统固有的非对称性导致直接使用互相关算法定位失效。通过提取干涉信号的相位变化特征可消除传感系统的非对称性。文中提出了一种基于同步压缩小波变换（Wavelet-based Synchrosqueezing Transform, WSST）的高精度定位方法。首先，在功率谱分析获得干涉信号20 dB带宽的基础上，基于WSST对两路干涉信号进行时频分析，自适应提取有效的相位变化特征，消除传感系统的不对称性。与连续小波变换（Continuous Wavelet Transform, CWT）相比，WSST的时频分辨率更高，抗噪性更强，从而有利于提高定位精度。然后，基于相位变化特征进行互相关运算，获取干涉信号之间的时延并根据ADMZI传感原理解调出振动位置。为了验证所提方案的可行性，对传感系统进行了一系列现场测试。实验结果表明，该方案可在128 km长传感光纤上对振动信号进行精确定位，定位精度约为35.43 m。

提出一种基于强自相关性脉冲编码的长距离拉曼分布式光纤传感技术，该技术将基于格雷互补序列调制的脉冲激光作为拉曼分布式光纤传感系统的探测信号，同时通过傅里叶变换对后向散射信号进行解析与重构，用于恢复格雷互补序列信号被掺铒光纤放大器所破坏的自相关性，最终实现对温度探测区域的精准识别和定位。该方案增强了格雷互补序列与探测信号的相关性，可以有效解调出传感光纤沿线的分布式温度信息，有效抑制系统噪声，将散射信号在传感光纤100 km位置处的信噪比提升了10.29 dB，从而解决传统单脉冲拉曼分布式光纤传感技术散射信号信噪比较低导致传感距离较短的瓶颈。最终在数值模拟中实现了100 km传感距离、1 m空间分辨率和4.12 ℃温度分辨率的分布式温度传感。

分布式光纤传感技术（DFOS）在地面塌陷监测中具有重要作用，能够实时监测地表沉降、裂隙发育及地下结构变形，为地质灾害预警和安全评估提供保障。文中通过系统阐述DFOS技术的基本原理及其相较于传统监测技术的性能优势，如抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高且可实现长距离连续监测，结合地面塌陷光纤监测技术研发、基于实测的塌陷灾变机理研究及地面塌陷光纤监测的工程应用研究，论证了该技术的适用性与创新价值。此外，文中还分析了DFOS技术在地面塌陷监测中的瓶颈问题，包括传感器适应性不足、解调稳定性与可靠性有限、智能化分析能力不足等，指出未来研究热点方向。

布里渊光时域分析仪（Brillouin Optical Time-Domain Analyzer, BOTDA）和布里渊光时域反射计（Brillouin Optical Time-Domain Reflectometer, BOTDR）是分布式布里渊光纤传感技术的两大核心技术，基于布里渊散射效应对外界物理量（如温度和应变）进行高精度的分布式监测，近年来在结构健康监测、环境监测、油气管道检测以及地质灾害预警等领域得到了广泛的应用。信噪比是最终决定BOTDA/R系统综合传感性能的关键参数，对系统信噪比的全面分析是优化系统综合性能的基石。文中研究旨在系统性地综述BOTDA/R系统中的信噪比表现与优化方法，基于已有的信噪比模型，梳理并总结了影响系统信噪比性能的主要参数及其相应的优化极限，如泵浦脉冲峰值功率、探测光功率、本振光功率等，并探讨了对探测和采集的要求以及后处理方法的优化方案。通过建立一套系统性的优化框架，为经典BOTDA/R系统的极限性能的实现提供了理论指导，也为更先进的传感方案（如基于光脉冲编码的传感系统）的分析与优化奠定了基础。

工程使用中的分布式传感光缆的长度、种类和状态，以及布里渊光时域反射系统中光源器件的线宽、功率等参数都会影响受激布里渊散射阈值的大小，如何在各种不同的状态对应的受激阈值条件下，最大程度发挥系统检测性能，是紧凑型中低成本布里渊光时域反射系统在工程应用中值得研究的问题。提出一种基于短时傅里叶变换的自动识别光纤沿线受激布里渊散射的光电路解调方案以及信号处理方法，以确定局部受激布里渊光时域反射系统最优传感距离。在实验中，对2 000 m的光纤进行测量，设置脉冲宽度为20 ns，使用20 kHz的脉冲频率，识别到受激布里渊散射位置为1 230.2 m，并通过布里渊频移实验数据验证了该方法的有效性。此外，还对不同脉冲宽度、频率和光纤长度进行了实验。通过实验研究进一步明确了紧凑型低成本局部受激布里渊光时域反射系统中传感光纤的有效受激区域和最佳传感使用距离，增强了布里渊光时域反射系统的工程实用性。