与传统的压电类传感器相比,光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）传感器具有抗电磁干扰、体积小、重量轻、耐腐蚀、高实时性、高灵敏度、易组成大规模准分布式FBG传感网络、集感知与传输于一体等优点,因此FBG传感在航空航天等领域的结构健康监测中被广泛研究。由于声发射或突发性撞击事件的发生时间和位置均是不可预测的,因此需要在被测结构上安装若干FBG传感器以实现对结构健康状态的实时测量。FBG传感器在监测由撞击和声发射引起的动态应变时存在两个技术挑战。首先,需要开发一个可以同时解调多个FBG传感器的解调器。其次,通常感兴趣的高频动态信号往往共存于更大的准静态信号背景上,而FBG传感器本身对准静态变化和动态应变都很敏感,因此开发一种自适应外界大的准静态变化的FBG波长解调器至关重要。基于上述背景,设计了一种基于光折变晶体掺铁磷化铟（In P:Fe）的双波混频（Two-wave mixing,TWM）自适应波长解调器。光折变晶体中的双波混频不仅可自动消除低频FBG波长漂移,还可以多路复用。本论文的主要工作如下:（1）本文提出以单缺陷双边带非线性载流子输运方程描述In P:Fe中光折变动态光栅的写入过程,通过微扰法将非线性方程线性化,从而求得小调制干涉图样下空间电荷场的稳态解,并用耦合波方程建立空间电荷场与增益系数的关系。计算温度、泵浦光强、外加直流电场和入射角对增益系数的影响。在室温298K和外加电场5k V/cm时,最佳泵浦光强为218m W/cm2,最佳入射角为5°。通过In P:Fe双波混频实验研究泵浦光强、外加直流电场和入射角对增益系数的影响,实验结果显示出增益系数变化规律与理论预测一致,验证了单缺陷双边带模型的合理性。最后,基于光折变响应时间讨论了双波混频过程在光折变材料中的自适应性。（2）研究了TWM干涉仪的直接检测和各向同性检测相位解调原理。直接检测具有最简单的光学结构,在漂移模式下可实现对小相位调制的线性解调,在受散粒噪声限制的情况下干涉仪仍具有最佳的信噪比。在各向同性配置中,因为经过晶体后存在两种偏振状态,所以可借助相位补偿板来实现正交条件。然而,这导致各向同性配置在光学设备方面更加复杂,并且在一定程度上降低了信噪比。因此本工作中采用直接检测方案,最后计算直接检测的频率响应,结果表明光折变合束器相当于一个“智能”高通滤波器（截止频率为120Hz）。（3）本文提出一种基于半导体光放大器（SOA）光纤环形激光器的智能光纤动态应变传感系统,FBG传感器的反射光谱由于动态应变而改变时,激光输出的波长相应地移动,随后转换为相应的相移并由光折变晶体In P:Fe中的双波混频干涉仪解调。从理论上分析了解调信号幅度与光程差之间的关系。实验发现0.2nm带宽的FBG传感器光程差在4mm附近时解调信号幅度最大,同时外加直流电场越大信号幅度亦越大。动态响应测试实验表明,传感系统可自适应大的低频振动,低频截止频率约为50Hz,还展示了该系统可用于撞击和超声检测,最后还证明了该传感系统可多路复用性。所以TWM波长解调器同时具有实时性、自适应性、多路复用性,因此有望用于声发射等结构健康检测的FBG动态应变解调。