光纤声传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰、易于大规模组网复用等优势,在目标探测,环境监测以及医学诊断等军民领域具有极大的应用价值。随着声传感系统的发展,对光纤声传感器提出了小型化的需求。基于非本征型法布里-珀罗干涉仪的光纤声传感器有望突破高灵敏传感器小型化的瓶颈。但面向高灵敏设计的结构存在水下工作困难,动态范围受限以及复用系统相对复杂的问题。本文针对非本征型光纤声传感器及其阵列关键技术展开研究,设计制作了光纤传声器与光纤水听器,提出了一种时分频分多域复用方案,并应用于声源定位。具体研究内容如下:（1）建立了非本征型光纤声传感器的理论模型。利用等效电路模型,分析了声传感器结构参数对传感器声学性能的影响,为传感器的设计提供了理论支撑。讨论了窗函数对白光干涉傅里叶相位解调的影响以及多光束干涉结构的相位增敏作用。（2）基于复合金属声传感薄膜,设计制作了用于空气声传感的光纤传声器,具有响应平坦,动态范围大的特点。在5～250 Hz的压力场测试中,光纤传声器灵敏度波动不超过0.6 d B。在250 Hz时,光纤传声器的最小可探测声压为37.6μPa/Hz1/2,动态范围超过118.56 d B。（3）针对光纤水听器高灵敏,小型化的目标,设计了具有增敏结构的光纤水听器。设计的平衡通道可以在水听器工作时维持空气后腔并平衡静水压,提高了水听器的灵敏度,保证了干涉光谱的稳定性。采用端面镀膜的光纤准直器实现了多光束干涉,通过解调光谱空间频谱的高阶峰,有效提高了光纤水听器的相位灵敏度。实验结果表明,水听器的灵敏度可达到-122.5 d B re 1 rad/μPa@200 Hz。（4）针对光纤声传感器阵列的复用需求,提出了基于高速光开关与光纤耦合器的时分频分多域复用方案。搭建了四元光纤传声器阵列,实验证明系统串扰小于-35 d B。结合多重信号分类算法,实现了时分频分多域复用光纤传声器阵列的声源定位应用。