光频域反射（Optical Frequency Domain Reflectometry,OFDR）是一种基于波导本征瑞利散射效应的重要光纤测量机制,凭借其具有高空间分辨率、高灵敏度和高精度等性能优势,被广泛应用航空航天、建筑工程、机器人等领域的精密弯曲测量及健康监测中。然而,现有光纤弯曲传感器存在监测点数量有限、无法实现高精度传感等问题。因此,本文研究了一种基于光频域反射的少模光纤模式表征与弯曲传感测量机制,实现了高空间分辨率的OFDR分布式光纤弯曲传感系统。论文主要内容如下:首先,介绍了光纤弯曲传感技术、分布式光纤传感技术以及少模光纤弯曲传感技术的背景和研究现状。分析了OFDR系统结构以及信号模型,阐述了瑞利散射光谱的成因和光谱传感解调原理。其次,研究了基于差分模时延表征光纤模式的机制,阐述了少模光纤的模式特性,依据少模光纤结构参数建立数值模型并求解了各阶次线偏振模组的模场分布,分析了模组群时延与频域菲涅尔反射峰位置的映射关系。同时,理论推导了少模光纤弯曲半径和瑞利散射波长偏移之间的关系,提出了一种基于OFDR技术少模光纤分布式弯曲传感测量方法,理论证明了高空间分辨光频域反射测量机制的可行性。再次,设计了基于OFDR的少模光纤弯曲传感系统的整体结构方案,搭建了少模光纤弯曲传感系统。分析了重要器件的关键参数对OFDR传感系统主要性能指标的影响,设计了偏振分集的系统光路结构、数据采集与处理流程。针对光源非线性扫频的问题,OFDR系统将辅助干涉仪获得的拍频信号作为采集卡触发外部时钟信号,提高了弯曲传感系统的稳定性。最后,通过搭建的OFDR系统进行弯曲测量实验。实验结果表明,不同的群折射率会导致高阶模间的群时延和拍频差,因此可以对弯曲传感中的少模光纤模式进行识别。利用该系统在4.42m少模光纤上,实现了高空间分辨率弯曲传感。弯曲半径在0.75～2.3cm范围内,少模光纤瑞利散射波长偏移量与弯曲半径的平方成反比,瑞利散射波长偏移弯曲系数为266.4 pm·cm~2,与理论计算一致。本课题利用全光纤光频域反射技术表征了少模光纤中各阶模组,并对传感中的模式数量进行监测,验证了一种基于OFDR技术的少模光纤弯曲测量机制,实现了高空间分辨率光纤模式表征和分布式弯曲传感。