人类对石油、天然气需求的不断增长,促进了地球物理勘探技术的快速发展。经过多年的勘探工作之后,一些埋藏较浅、表层地质条件简单的构造油田大多已被发现,现在等待人们去寻找的是一些埋藏较深、地质条件较复杂的小构造油田,这就要求增大勘探深度和提高勘探的精度和分辨率。传统地震检波器在高分辨率、小失真度等方面,已经越来越不能满足现代勘探技术的要求。近年来,许多国家都在进行新型地震检波器的开发与研制工作。我国的科研机构在新型光学检波器的研制方面,也取得了许多有价值的研究成果。 首先,本文介绍和讨论了光纤光栅的发展进程、分类方法和制作工艺,并针对各类不同光纤光栅介绍了其在光纤通信与光纤传感领域的实际应用。分析了光纤光栅的传输理论和传感原理,概括总结了光纤传感器的应用领域。 其次,研究了地震勘探中到达地震检波器的反射波的性质,分析了地震检波器在国内外的使用现状、发展现状以及对高分辨率地震勘探的要求,指出了传统检波器如磁电、压电、涡流、压阻等检波器的应用特点,以及现有新式检波器的检波原理,了解了这些检波器的技术缺陷。 再次,从地震波的概念和传播理论入手,对影响地震反射波振幅、速度及频谱的因素进行了深入细致的研究。由于检波器的输出信号能否正确反映反射波的振幅和频率是极其重要的,所以本文进一步分析了反射波振幅的补偿方法。 在上述理论究的基础上,针对目前常规检波器存在检测精度低、灵敏度小等缺陷和弊端,我们与胜利油田的研究人员合作研发了一种基于光学、电学及物探学等学科的新型光学地震波检波器。该检波器利用光栅作为检波器的敏感元件,有精度高、动态范围宽、抗电磁干扰、与地面耦合好等现有检波器无法比拟的优点,易于满足高精度、高分辨率的地震勘探要求。光栅光学检波器吸取了以往各种检波器的优点,克服了它们的缺点,将其应用于地震波检测,具有广阔的应用前景。 最后,为了检验该光栅地震波检测系统的性能,将其与传统20DX型检波器做了对比实验研究,并对所测地震波信号进行解编、滤波处理,最后利用频谱分析方法对时域分析中看不清楚的信号特征,如信号幅度、频率、能量等进行分析。