随着光纤水听器技术向着超大规模阵列方向发展,时分、波分复用技术被广泛的采用,串扰与噪声问题成为制约大规模阵列发展的瓶颈。本论文的主要工作就是在深入研究光纤水听器多路复用技术的基础上,对大规模复用系统的串扰和噪声问题进行深入细致的分析研究,探索降低或抑制串扰和噪声的技术、方法,为合理构建大规模光纤水听器阵列提供科学依据。本文从理论上分析了光纤水听器时分复用系统串扰的形成机理,分析了光脉冲调制器的消光比与系统串扰的关系;分别对光纤水听器波分复用系统的异频串扰和同频串扰进行了理论分析,研究了光纤水听器波分复用结构、波分复用器与解复用器隔离度等因素以及非线性效应对系统串扰的影响;对大规模光纤水听器复用系统噪声进行深入细致的理论分析,研究了系统噪声、相位分辨率、动态范围与复用数目、传输光纤长度、中继光纤放大器等诸多因素的关系。本论文的主要研究结果和创新在于:1、通过对基于光频调制PGC(相位生成载波)解调光纤水听器时分复用系统的研究,针对低相干光源的串扰强度迭加和高相干光源串扰的相干迭加,建立了理论分析的数学模型,得出了计算串扰的公式,明确了测试系统串扰的方法。2、对光纤水听器波分复用系统中串扰进行较为全面的分析,给出了波分复用器通道间隔离度与波分复用系统串扰的关系。3、针对一个大规模光纤水听器时分波分复用系统,建立了噪声分析模型,为抑制系统噪声、扩大系统动态范围提供了科学的方法。4、设计了一个空分8×波分8×时分8共512基元超大规模的光纤水听器阵列复用方案,为相关项目的开展提供了重要参考。