光频域反射仪（Optical Frequency Domain Reflectometer,OFDR）凭借高空间分辨率、高灵敏度、宽动态响应范围的优势被广泛应用在精密制造业、航空航天、外科手术等领域。传统的光频域反射仪系统都需要一个独立的的辅助干涉仪用于校正光源非线性效应,为了突破这个限制,本论文通过在传感光纤前集成一个在纤式辅助干涉仪设计了一种简化的光频域反射测量系统,并对该系统的可行性以及性能在理论和实验上进行了研究,其主要研究内容包括:1)在分析时间域拍频信号和空间域光纤散射微元的基础上,建立光频域反射仪系统的数学模型和Matlab数值仿真方法。在光源的非线性扫频效应仿真中,采用泰勒级数二阶项展开和实验测量方法分别阐述了瞬时光频的非线性效应,设计并验证基于重采样的非线性补偿算法。在光纤分布式传感仿真中,分析光纤受到温度、应变影响后瑞利散射光产生的额外相位调制,验证瑞利散射光谱漂移的互相关算法。2)提出基于在纤式辅助干涉仪的简化光频域反射仪系统,研究激光器扫频的非线性度以及集成结构的非线性补偿效果,还测量了系统的传感性能。首先,利用延迟自零差结构测量激光器的扫频非线性度,结果表明波长调谐速度的标准差与平均调谐速度之间满足线性关系,伴随激光调谐速度的增加,非线性调谐现象加剧。在非线性补偿实验中,建立在纤式辅助干涉仪结构的多点反射模型,验证该结构在不同激光器扫频速度下的非线性补偿能力,当激光器扫频速度为100 nm/s时,结果表明补偿后光频域反射仪的空间分辨率可以达到50μm。在此基础上,实验验证该系统经过非线性补偿之后的温度、应变传感能力,其传感采样率为7.6mm,普通单模光纤的温度和应变传感灵敏度分别为10.18 pm/℃、0.9 pm/με。