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光纤传感技术是一种应用光纤应变特性进行测量的技术,因其具有监测距离长、工程施工便宜、精度高等特点,在飞行器、输油输气管道安全监测、军用民用安防等大型长距离工程项目中具有广泛的应用。而作为光纤传感系统中重要组成部分的掺铒光纤放大器(EDFA),可以对系统中的衰弱信号光进行没有光电转换的直接放大,并且具有高增益、输出功率大、噪声指数低、与偏振无关、放大特性与系统比特率和数据格式无关、可同时放大多路波长信号等优点,在长距离光纤通信和光纤传感方面有着广泛的应用。在飞机燃油系统、液体的存储以及运输等领域要经常进行液面位置信息的测量,所以应用于液体燃料存储、运输以及飞机燃油系统中的光纤液位传感技术同样具有重要的研究意义,属于光纤传感技术领域中的一个重要组成部分。本文首先分析了线形腔结构EDFA的工作原理及特性,并通过Optisystem软件对线形腔结构掺铒光纤放大器进行仿真,然后搭建光学系统进行实验验证,然后在此基础上对EDFA进行优化设计,并通过实验进行验证。在对掺铒光纤放大器的理论研究与优化设计中,本文主要做了以下工作:1.介绍了线形腔EDFA的工作原理及其工作特性,并对其进行了仿真实验验证。在此基础上,提出基于混合光纤环形腔的新型结构EDFA,并对其进行理论分析和实验验证。实验结果表明,基于混合光纤环形腔结构EDFA可以有效抑制系统的噪声,提高信号光的信噪比。2.设计应用于掺铒光纤放大器的驱动控制电路,并制作成小尺寸集成电路板(6×8cm~2),成功驱动EDFA正常工作,且运行稳定;在此基础上,设计制作了金属封装外壳(7×9cm~2),将电路部分和光路部分全部封装在里面,做成放大器样机,使其可以更好地应用到实际工程项目中。3.介绍了光纤分布式传感系统的工作机理,搭建基于相敏光时域反射仪(φ-OTDR)的光纤分布式传感系统,并将新型结构掺铒光纤放大器应用于该系统中。实验结果表明,基于混合光纤环形腔结构EDFA可以有效抑制光纤分布式传感系统的噪声,并将信号光的信噪比提高8dB左右。4.介绍了锥形光纤液面定位传感系统的工作原理,在掺铒光纤放大器驱动控制电路的基础上改进设计了用于锥形光纤液面定位传感系统的驱动控制电路,并搭建锥形光纤液面定位传感系统进行实验。实验结果表明该锥形光纤液面定位传感系统工作稳定,并且具有较高的液面定位精度(0.4mm),并且具有良好的实用价值。为了提高锥形光纤液面定位传感系统的可靠性,我们设计了双探头冗余结构的光纤液面定位传感系统,有效地提高了光纤液面定位传感系统的可靠性。