光功率冗余不足及相位噪声增加是制约光纤水听器传输距离及探测性能的关键因素。基于光纤水听器全光模拟传输系统，建立远程放大相位噪声模型，设计大有效面积低损耗光纤组合传输链路，在100 km传输4波分×8时分复用系统中，远程放大引入的相位噪声仅为-98.1 dB@1 kHz（1 kHz为频率），优于常规单模光纤4.3 dB，模型的有效性得到了验证。将模型应用于150 km传输系统，对远程增益单元位置进行优化，获得了-93.2 dB@1 kHz的远程放大噪声性能。所提噪声模型及优化方法可应用于不带电中继的光纤水听器系统设计及研制中，对增大全光传输距离及提升远程探测性能具有重要意义。

随着远程光纤水听器系统传输距离的不断扩展, 各类光学非线性效应的影响日益凸显, 并已成为制约远程光纤水听器系统性能的瓶颈。回顾了远程光纤水听器系统中光学非线性效应研究进展, 对系统中存在的光学非线性效应进行分析, 并重点介绍了系统中受激布里渊散射与调制不稳定性的产生机理及其对系统相位噪声的影响, 并介绍相应的抑制方法。

在采用密集波分复用（DWDM）与时分复用（TDM）结构的光纤水听器（OFH）远程传输系统中，非线性波长串扰是制约其传输距离和探测性能的关键因素之一。理论及仿真研究了多波长高峰值功率注入条件下，远程光纤中受激拉曼散射（SRS）导致的波长功率转移及非线性串扰问题，并提出一种基于波长错峰发射的串扰抑制结构。16DWDM×8TDM的OFH远程传输对比实验结果表明，经错峰后的100 km传输系统中，各波长光功率不均衡性相比未错峰前降低9.7 dB；受串扰影响最大的波长1和波长16对应OFH通道的相位噪声分别下降20.0 dB和10.5 dB，达到-97.0 dB和-96.5 dB的低噪声水平，由此验证了错峰光发射结构的有效性。该研究可为光纤水听器远程传输系统的光发射及链路设计提供重要参考。

光纤水听器在**应用中有着重要地位，阐述了芯轴型-含空气腔式光纤水听器的传感原理，并对其声压灵敏度参数进行了研究。通过建立有限元模型，分析了其结构以及弹性层参数对声压灵敏度的影响。设计了一种光纤水听器，并对其声压灵敏度和谐振进行分析，仿真结果表明其在500 Hz ～ 9 kHz 的工作区间内可以达到高于-140 dB 的声压灵敏度，此种光纤水听器可用于拖曳线列阵。

基于Michelson干涉光路的光纤水听器内部存在法拉第旋镜，其传感信号受到强电磁场的干扰。改进的传感光路结构将法拉第旋镜与光纤水听器分离，使得传感信号不受强电磁场的干扰。制作了新型光纤水听器，并将其安装于大型变压器内部。利用制作的光纤水听器成功测量了不同负载电流情况下变压器内部的噪声。

远程传输光纤受环境的影响会在水听器系统中引入噪声，利用迈克耳孙光纤干涉仪模拟光纤水听器，搭建了远程光纤水听器系统，采用参考干涉仪法解调对传输光纤引入的噪声进行抑制。实验结果表明，与常用的相位产生载波技术(PGC) 解调相比，参考干涉仪法解调在不影响传感水听器对声信号检测能力的情况下，对传输光纤引入的扰动噪声能进行良好的抑制，频率为500 Hz 噪声的抑制量可达到约25 dB，同时该方法使传感水听器系统中100 Hz 位置的本底噪声也降低了17 dB。

传输光纤引入的偏振和相位调制噪声给光纤水听器远程传输系统带来严重影响。论文提出使用一个声压和加速度不灵敏的参考探头来获取传输光纤引入的公共噪声, 并将该噪声进行自适应滤波处理来估计和消除传感探头中传输噪声的方案。实验结果表明, 归一化最小均方误差 (NLMS)自适应算法对冲击传输光纤引入的宽带偏振噪声抑制最大达 20 dB; 对传输光纤中大幅度的单频连续相位调制噪声抑制达 20 dB; 自适应滤波基本消除了传输噪声的影响, 并且完整保留了传感探头中的仿真信号。实验同时证明, 自适应噪声消除的结果优于直接将参考探头与传感探头信号相减的噪声抑制效果。

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.

利用相位生成载波解调技术精确测量光纤水听器的光相移量，在20 Hz～10 kHz频率范围实现了光纤水听器探头相移灵敏度的校准.20 Hz～1.25 kHz频段采用驻波管比较法进行校准，1.25 kHz～10 kHz频段采用自由场脉冲比较法进行校准.利用本文建立的校准系统，对TMD 35#光纤水听器的相移灵敏度进行校准，校准结果表明，两种方法测得的相移灵敏度具有很好的一致性，在1.25 kHz频率点的相移灵敏度值偏差为0.8 dB.不确定度分析表明，该校准系统的扩展不确定度(k=2)为0.9 dB.