近年来,伴随着光纤传感技术的迅猛发展,光纤传感器在越来越多的领域得到了应用。光纤传感器以其独特的优势,如体积小、灵敏度高、抗电磁干扰、可远距离实时在线监测等,已成功应用于医疗诊断、环境监测、航空航天以及大型结构的健康监测等领域。随着光纤传感器的应用领域不断扩展,对其传感性能提出了更高的要求,尤其是在一些微弱信号检测领域,需要光纤传感器具有更高的灵敏度来检测微弱信号。但光纤传感器不可避免的会受到外界噪声的影响,尤其在水下环境中,流体噪声会直接影响其传感的灵敏度。如何从复杂的噪声中提取微弱信号是光纤传感领域的关键技术。目前研究中,提高光纤传感器的灵敏度一方面受到实际制备工艺的限制,一方面受到最低压力检测极限的限制。因此亟需研制一套高灵敏度的、高集成化的光纤传感系统,从而突破最小压力检测极限,提高传感器的信噪比,实现微弱信号检测。超材料的出现引起了研究人员的广泛关注,因其本质为人工结构复合材料,具有独特物理性质。通过设计超材料结构可以实现对于电磁波、弹性波等波动场进行人为操控。超材料因此具有较宽泛的研究范围,目前超材料在实现声学隐身、声波负折射、超衍射极限成像、电磁黑洞等方面具有突出优势。它的奇异性能也为高灵敏度光纤传感的设计提供新的思路和研究方向。在光纤传感中当检测信号为声信号时,有效设计超材料结构实现对声波的调控,将有利于提高提高光纤传感系统的灵敏度。本文研究了基于声学超材料的声场调控特性,进而实现了对光纤传感器的增敏。论文首先简单介绍光纤传感技术和超材料的研究背景和发展趋势,介绍了基于声学超材料增敏的光纤声传感相关的理论基础,概述了光纤声传感器的传感原理及信号解调技术,重点研究了变换声学原理。其次,论文设计并研究了二维点阵式共振型声学超材料结构中内部声场增强现象,搭建了基于声学材料的光纤激光声传感系统。实验研究了光纤激光声传感系统的性能,在水下实验中实现对声场的有效探测并得到声场频率和功率响应信息。再次,在水下环境中,设计另一种一种出具有声场增益效果的非共振声学超材料,验证超材料中声场增益现象,为光纤传感系统的增敏提供新颖的可选择方案。本论文通过设计并研究超材料对声场的调控特性来实现内部声场的增强,实现了对光纤传感器声探测的增敏,论文研究工作对推动超材料的发展以及提高光纤传感器的灵敏度具有重要的意义。