分布式光纤传感器(DOFS)能够利用光纤同时作为传感介质与传输介质,与其他传感器相比,分布式光纤传感器具有其特有的优势,并且越来越展现出诱人的应用前景。相位敏感型光时域反射仪(Φ-OTDR)利用光脉冲在光纤中产生的瑞利散射效应,可实时感知光纤链路上每一点的微小扰动,在周界安防、地震波检测、管道安全监测等应用领域具有非常突出的优势。本文对比研究了Φ-OTDR系统中常用的放大技术,并提出利用光纤介质中不同波长光纤传播速度差异,实现脉冲拉曼放大,降低系统的非线性效应,提高了系统的信噪比,优化系统性能的方案。本课题主要从提升系统信噪比,优化系统性能,加强工程应用开展研究,具体做了以下工作:(1)对比分析了基于Φ-OTDR原理的分布式光纤传感技术,并理论分析了影响传感系统性能的关键因素,同时对比分析了其中常用到的光放大技术原理。(2)提出利用光纤中群速度色散现象,实现脉冲拉曼放大,提升系统信噪比,并搭建了一个基于脉冲拉曼放大的Φ-OTDR分布式光纤传感系统,并进行系统仿真。(3)实现50km的传感距离与20m的空间分辨率,并证明利用脉冲拉曼放大技术具有比连续拉曼放大方式更高的信噪比,更加优秀的系统性能。(4)完成系统硬件仪器化工作,设计了并实现了兼顾安全运输、散热等方面的新一代可实用的工程样机。同时开展了布缆,埋地等现场应用试验,强化Φ-OTDR的应用。