光时域反射(OTDR)类光纤传感系统通过向传感光纤注入探测光脉冲并检测其背向散射信号,可以同时获得被测量在时间和空间上的分布状况。相较于传统传感技术,其具备连续分布式、灵敏度高、抗电磁干扰能力强、化学稳定性好等优点,近些年来受到人们的广泛关注。在OTDR类传感系统中,探测光脉冲消光比的大小与传感系统的性能(灵敏度、动态范围等)密切相关。本文分析了探测光脉冲消光比与几种典型的OTDR传感系统性能之间的关系。为实际传感系统设计时的消光比选取提供了理论依据。合成高消光比的探测光脉冲对这类传感系统性能的提升是十分重要的。为了获取高质量的光脉冲,通常采用电光调制器(EOM)对激光器发出的连续光进行外调制。但是EOM的工作点在长期工作时易发生漂移现象,从而引起探测光脉冲消光比的波动,降低传感系统的信噪比。因此需要采用自动控制装置对EOM工作点进行锁定。传统的EOM工作点锁定方法常使用光耦合器对施加扰动的光信号进行分光反馈并根据反馈结果补偿EOM工作点的漂移。然而这种反馈结构难以同时保证光脉冲的消光比与稳定性。针对传统方法结构上的局限性,本文提出了一种新型的高消光比探测光脉冲合成方法,利用与探测光脉冲同步工作的光开关代替传统方法中的光耦合器。针对动态消光比传统测量方法的局限性,本文设计了一种基于双脉冲干涉的动态消光比标定方法,来验证传统方案与本文方案合成的探测光脉冲动态消光比之间的差异。对比测量结果表明本文方法调制的光脉冲动态消光比较之传统方法更高且更稳定。将传统方案调制器与本文所提调制器应用于布里渊光时域反射(BOTDR)系统与相位光时域反射(φ-OTDR)系统中进行相关对比实验,实验结果表明使用本文设计的高消光比光脉冲调制器后BOTDR传感系统与φ-OTDR传感系统的性能得到显著的提升。探测光脉冲消光比由35dB提高到65dB后,在48.5km传感光纤末端,BOTDR传感系统空间分辨率25m时温度测量最大误差由5.2℃降低到0.8℃。在7km的传感光纤中,φ-OTDR传感系统的平均基底噪声功率由-5.3dBm降低到-39dBm。本文提出的高消光比探测光脉冲合成方法非常适于OTDR类传感系统的性能提升,具有广泛的应用前景。