压差式矢量水听器基于声场有限差分原理进行声压梯度测量，而光纤声压传感器结构相对复杂，在工艺上难以保证传感器间的灵敏度一致性。研究了声压传感单元不一致对压差式光纤矢量水听器的影响，指出声压传感基元灵敏度不一致对实际应用中的行波场条件下的测量影响更严重，采用传统的驻波管校准后的压差式光纤矢量水听器在实际运用中就会造成声压的相位测量误差。提出了可通过一维方向上采用双干涉仪结构来克服此问题，并分析了该结构的压差式光纤矢量水听器的驻波管校准方法，依据该方法进行测试，可克服声压传感基元灵敏度不一致的影响，使其能在实际中得以应用。

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20dB;对传输光纤中大幅度的单频连续相位调制噪声抑制达20dB;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。

阐述了干涉型光纤水听器外差检测的基本原理，对干涉型光纤水听器数字化外差检测方法动态范围上限进行了研究。理论分析了由外差频率决定的动态范围上限以及反正切、微分交叉相乘（DCM）两种正交解调算法决定的动态范围上限，并进行了综合对比。分析结果表明，不同的外差频率所能达到的动态范围上限不同；相同的外差频率结合不同的正交解调算法，所能达到的动态范围上限也不相同。在固定采样率下，设置外差频率为采样率的1/4，并结合反正切算法，可以实现更大的动态范围上限。数值模拟证明了理论分析的正确性。构建了基于外差检测的光纤水听器系统并进行了实验研究，实验结果与理论相符，证实了采用外差检测方法实现大规模光纤水听器阵列更大动态范围检测的可行性。

研究了影响干涉型光纤水听器远程无中继传输系统性能的各种噪声，分析了分布式拉曼光纤放大（DFRA）与掺铒光纤放大（EDFA）混合放大方案对光放大相位噪声抑制的效果，并通过实验得到了与仿真分析一致的结果。研究了相位产生载波（PGC）调制解调对相干双重瑞利散射（DRS）噪声的抑制原理，并对不同距离的DRS噪声抑制效果进行了讨论。远程实验结果表明，PGC技术可使相干DRS噪声降低19dB，混合放大可使光放大噪声降低7．2dB。经噪声综合抑制后，100km传输系统的相位噪声降至-113．2dB（即2．2μrad／Hz^1/2），与短程系统噪声基本相当；200km传输后噪声降至-104dB（即6．3μrad／Hz^1/2），相比短程系统增加的部分主要为残留的DRS噪声。

采用高相干窄带光源的光纤水听器时分复用(TDM)阵列中,信号光与其余通道的泄漏光之间不是简单的强度叠加,而是互相干涉.以此为基础,推导了8路TDM阵列中各通道光束相互作用的理论公式,得到了光开关的消光比是决定系统串扰的主要因素,最大串扰值约为消光比的一半的结论.信号解调采用相位载波解调(PGC),由于串扰频率分布广且远高于信号频率,提出了采样前先低通滤波的信号检测方案,该方案可滤除串扰高频成分,大大减小串扰频率混叠对PGC解调的影响.