随着我国工业化步伐的加快，水资源的污染问题一直是备受关注的话题。我国水体资源的污染严重破坏了生态环境的平衡性，并且也是威胁人们自身身体健康的重要因素。水资源中的污染物，尤其是有机污物的检测工作任重道远，快速且有效的检测仪器是我们现在需要解决的重大问题。首先，本文从微观的角度介绍了荧光的产生机理、荧光强度和物质浓度的关系，并结合物质的结构特性分析了水中的有机污物的荧光性与使用荧光检测的可行性。其次，分析了常规二维荧光光谱的局限性和三维荧光光谱的优越性，介绍了三维荧光光谱的处理分析方法，重点对影响三维荧光光谱的因素做了分析并给出了校正的方法。再次，在三维荧光理论的基础上，设计了光纤式的水中有机污物检测系统。该系统主要分为光学部分和信号处理两大部分。光学部分的设计主要包括光源，单色仪，光纤；信号处理部分的设计包括光电探测器的比较与选择、放大电路和滤波电路的设计和单片机的选型。最后，对光学检测系统进行了详细的设计与可行性分析。本文的光纤式光路系统可以用于单组分三维荧光谱和浓度的校正，设计了一种返回式光路的共享单色仪，定性的确定了共享式单色仪的可行性，使用ZEMAX光学软件对单色仪的光路进行了模拟分析，通过模拟证实了采用双光栅的色散系统具有更强的分辨本领。