分布式布里渊光纤传感技术以连续无盲区、传感点数多、测量距离长等优势,在大型基础设施的结构健康监测、地质地球物理研究等领域有重要的应用价值。但由于传感机理的限制,传统的分布式布里渊光纤传感技术存在测量时间长(分钟量级)和空间分辨率低(米级)的问题,其应用领域和实用价值受到严重地制约。因此,如何提升测量速率和空间分辨率是分布式布里渊传感技术的研究难点与热点问题。本论文开展高速和高空间分辨率的分布式光纤传感技术的研究工作,以实现测量时间短至微秒量级,空间分辨率高达毫米量级的高性能分布式传感。在高速布里渊传感技术方面,针对传统布里渊增益单侧斜坡带宽较窄的问题,本论文提出了基于布里渊相移-增益比的快速分布式光纤传感技术,利用布里渊相移和增益之比实现对布里渊频移的测量。该布里渊相移-增益比的斜坡较传统的增益斜坡具有更大的可用带宽。在30 ns方波泵浦脉冲光条件下,布里渊相移-增益比的斜坡具有200 MHz的可用带宽,为传统增益斜坡带宽(48MHz)的四倍多,实现了最大为2467με的动态应变测量,测量采样率最高达101 k Hz。在此基础上,进一步提出多斜坡辅助的传感技术,利用捷变频调制构建多个首尾级联的斜坡,将应变测量范围提升至5000με,采样率高达1 k Hz。为了进一步提升测量速度,针对布里渊增益谱频率扫描过程十分耗时的问题,提出了一种基于光学啁啾链的布里渊光时域分析技术,用于实现超快分布式测量。该技术利用光学捷变频将探测光调制为光学啁啾段,再由多个光学啁啾段串联而成光学啁啾链,以单个泵浦脉冲光进入传感光纤依次和各个啁啾段发生作用,从而只需单发测量就可实现整根光纤的布里渊增益谱扫描,从而极大地提升测量速率。同时,提出了二次相关算法,实现了对布里渊增益谱型的修正并提升了信噪比。在实验中,利用10 m的传感光纤,实现了高达兆赫兹量级的分布式振动测量,单次测量时间小于1μs。在高空间分辨率传感技术方面,针对空间分辨率受限于泵浦脉冲光脉宽的问题,本论文提出了一种上升沿解调算法,在不增加硬件成本的条件下可有效提高布里渊光时域分析系统的空间分辨率。由于布里渊信号可认为是泵浦脉冲光中各部分子脉冲对应的子布里渊信号的叠加,本论文通过对布里渊信号的上升沿进行求导运算,获得了更加准确的非线性权重系数,以此重构了一个具有更清晰边界的布里渊增益谱分布。理论上,重构后的布里渊增益谱的空间分辨率对应于细分之后的子脉冲脉宽。实验中,通过将8 ns泵浦脉冲的布里渊信号进行上升沿解调算法处理,实现了毫米量级的空间分辨率传感,达到100倍的提升。另外,该算法利用频率域信息进行多次解调,实现了独特的“自平均去噪声”,最终获得了高信噪比的重构布里渊增益谱分布。考虑到布里渊动态光栅传感可以有效地规避声子寿命对空间分辨率的限制,本文提出了一种基于单泵浦相位调制的相移布里渊动态光栅,探讨了其潜在的高空间分辨率传感机理。通常,两束泵浦脉冲光可以在光纤固定位置产生布里渊动态光栅,对其中一路泵浦脉冲光进行相位调制后,可以产生相移布里渊动态光栅。通过仿真和实验验证相移布里渊动态光栅的反射谱型具有相移光栅特征的陷波结构,在分布式光纤传感中,相移点决定空间分辨率,为高空间分辨率传感提供了一种可行的方法。