随着海洋资源勘探,海军现代反潜作战、水下武器试验以及水下水声通讯等领域技术的迅猛发展,水下超声波探测技术扮演着越来越重要的角色。传统的水声探测主要采用压电晶片作为传感元件,但是压电晶片具有其固有的缺陷,如抗电磁干扰性能差、体积重量大、动态测量范围小、不适于远距离传输以及大规模成阵等。最重要的是由于其自身噪声影响其探测灵敏度,不适于微弱超声信号的探测。而光纤传感器具有高灵敏度、宽响应频带,轻巧易于成阵等独特的优点。因此,在过去的30多年来,光纤水听器技术取得了飞速发展。随着现代科学技术的发展,传感器对探测灵敏度的要求越来越高,以适应复杂的水声探测环境。微纳光纤光栅以其对应力应变的高灵敏度响应以及结构微型化而成为水下超声波探测的不二选择。本论文从超声波的传播特性分析入手,结合微纳光纤光栅的光谱特性以及对应力应变和温度的响应特性,进而系统地分析了微纳光纤光栅对超声波的响应特性。根据超声波的高频特点,我们选择激光匹配滤波解调方案实现了对超声波进行实时高速动态解调。通过实验验证高灵敏度的微纳光纤光栅传感器应具备如下因素：1)反射率高；2)3dB带宽窄；3)光谱的斜率大、光谱线性度好；4)微纳光纤光栅的直径大小适中。为了得到微纳光纤光栅的最佳探测灵敏度,我们通过实验验证得到了微纳光纤光栅的最优结构参数：反射率为97%,3dB带宽0.295nm,微纳光栅的直径为40μm。