为解决相位生成载波-反正切解调算法(PGC-Atan)的非线性失真问题，搭建了基于改进型PGC-Atan算法的非本征型法珀传感器(EFPI)解调系统。首先，理论分析了载波相位调制深度(C)偏离最优值、伴生调幅、载波相位延迟等非线性因素对经典PGC-Atan算法中参与反正切运算的正弦与余弦两路信号的影响。然后，针对外调制或伴生调幅较小的情况，提出了一种基于系数补偿的改进型PGC-Atan算法(PGC-CC-Atan)。该算法通过构造与C值和载波相位延迟有关的系数，消除反正切运算中的非线性参数。针对内调制情况，提出了一种基于椭圆拟合的改进型PGC-Atan算法(PGC-EF-Atan)。该算法通过基于分块矩阵的最小二乘法拟合椭圆并提取3个椭圆参数，进而将受非线性因素影响的正弦与余弦两路信号校正为正交信号。最后，通过仿真验证了改进型算法的正确性，并采用高调制特性的垂直腔面发射激光器(VCSEL)和常规腔长的EFPI等搭建PGC解调系统，对比经典PGC-Atan算法与两种改进型算法的解调性能，证实了改进型算法非线性失真抑制的有效性。实验结果表明：一定C值范围内，两种改进型算法可在非线性因素影响下有效解调。PGC-EF-Atan算法相较于PGC-CC-Atan算法，解调信纳比提升了11.602 dB，总谐波失真降低了10.951%。两种改进型算法中，PGC-EF-Atan算法对非线性失真的抑制效果更好，且解调线性度良好，准确度高。

空间光学遥感器光机结构在复杂的空间轨道热环境中会产生热变形，影响探测精度。为解决光学遥感器光机结构热变形测量问题，本文提出了基于数字摄影测量和光纤光栅传感的热变形组合监测方法；建立了具有热解耦功能的光纤光栅布局方法和变形测量模型算法，理论分析了光纤光栅光谱变化与应变、温度的关系，采用实验方法标定光纤光栅应变传感器和温度传感器，得出光纤光栅中心波长漂移量与应变、温度的关系；搭建了数字摄影测量试验系统，结合光纤光栅传感网络测量光机结构的应变和温度场，实现了光机结构热应变高精度测量。研究结果表明：数字摄影和光纤光栅组合测量方法可实现光机结构位移场、应变场和温度场同时测量，热解耦后结构变形测量精度达到0.02 mm，可用于光机结构在轨热变形的合理预测，在空间光学遥感器光机结构在轨监测中具有应用前景。

为了实现光纤法布里-珀罗(简称法珀)传感器腔长的解调，提出一种新型光楔式非扫描相关解调系统，对该系统所采用的器件特性及结构进行分析研究。首先，通过模拟不同光谱分布的光源及不同表面反射率的光楔，分析其相关干涉信号并给出系统器件的最优化结构参数。接着通过对比鲍威尔棱镜与柱透镜在线阵CCD上的光强分布特性，实现更均匀的光谱分布。最后，给出解调系统的具体实施方案及数据处理方法。实验结果表明：光源光谱具有高斯分布且谱宽较大及光楔表面反射率 $ R = 0.5$ 时，相关干涉信号特征明显，便于解调。最终解调系统实现在60~100 μm腔长范围内误差小于0.025%的解调。这种光楔式非扫描相关解调方案可以实现光纤法珀腔的传感解调，并可以提高不同类型光纤法珀传感器功率适应性。