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本论文以光纤水听器拖曳阵水深测量为课题背景,在国家自然科学基金项目的支持下,对双折射光纤光栅的传感特性进行了系统深入的理论和实验研究。论文研究了熊猫和边孔光纤的内部双折射分布,分析了几何结构对光纤双折射的影响规律,并采用波长扫描技术对光纤双折射进行了实验测量,测量结果与理论计算相吻合;采用耦合模理论分析了双折射光纤光栅中的偏振模式耦合现象,确定了双折射光纤光栅的谱线特征;提出了一种基于偏振检测的双折射光纤光栅谱线检测方案，解决了普通波长扫描方案不能对双折射光纤光栅进行有效谱线测量的问题;建立了双折射光纤光栅的温度和压力传感模型,分析了几何结构对传感特性的影响,并通过实验得到了验证;研究了轴对称封装和边孔封装技术对单模、熊猫和边孔光纤光栅温度和压力传感特性的影响,实验测量结果证实了边孔封装技术的高压力增敏特性;最后给出了在光纤光栅加速度计、光纤光栅水听器和水深测量等方面所取得的初步实验应用结果。本论文的主要研究结果和创新在于:1、对边孔光纤的双折射特性进行了系统研究,提出圆芯型边孔光纤以应力双折射为主,两边孔连线方向为其快轴方向,其双折射大小与边孔张角和边孔椭圆度成指数关系。2、设计和制作了边孔光纤及边孔光纤光栅,并对其双折射、温度特性、压力特性和纵向荷载特性进行了实验测量。实验测得未封装的边孔光纤光栅双峰间距的温度灵敏系数仅有-0.05pm/℃,约为普通单模光纤光栅温度灵敏度的1/200,并实现了0～3.5MPa范围内温度不敏感的压力测量。3、采用圆形边孔封装结构对单模、熊猫和边孔光纤光栅进行了封装实验研究,实现了高倍数的压力增敏效果,单模光纤光栅压力增敏约1750倍,熊猫光纤光栅单峰压力增敏约1702倍,边孔光纤光栅单峰压力增敏约2688倍,目前尚无基于该种封装结构对熊猫和边孔型双折射光纤光栅进行压力增敏的实验报道。4、采用边孔封装结构设计了一种新型结构的光纤光栅水听器，实验测得其在500Hz频率处的灵敏度为-153dB（0dB=1pm/uPa）,最小可测声压为61dB(0dB=1uPa/Hz1/2)。5、搭建了双折射光纤光栅两路波分复用的水深测量系统,实现了优于O.5m的水深测量精度,已基本满足光纤水听器阵列水深测量的精度要求。