弱信号的检测一直都是信号处理中的重要课题,也是国内外学者研究的热点与难点,尤其是对微弱正弦信号检测的研究不仅具有重要的理论意义,如何从强噪声环境下检测并提取出有用的弱信号也是一项非常关键的技术,其在雷达、声呐、振动测量、故障诊断、通信以及生物医学等领域都具有广泛的应用价值。现今已有的检测手段主要为:基于傅里叶和小波变换的频域处理法,时域中的自相关和互相关检测法、随机共振检测法等,而在最近的几十年中随着非线性科学的发展,用于检测强噪声环境下弱信号的混沌振子系统,逐渐成为一种弱信号检测的新方法,并具有崭新的应用前景。在混沌振子检测系统中,如果将待测信号作为参数的扰动引入到混沌系统的振子中,计算机就可通过系统状态的改变来判断特定待测信号的存在性,同时可以提取信号的幅值、频率等参数信息,以达到提取信号的目的。本论文从系统角度分析并设计一种利用掺铒光纤进行传输的弱信号检测系统,结合了传统的相关检测法对待测信号进行预处理,以达到对湮没在强噪声背景下的未知弱信号的检测以及提高信噪比的目的。由于光纤传输具有低损耗,传输距离长,抗电子干扰性强的特点,在这里采用掺铒光纤作为弱信号传输介质,中途通过掺铒光纤放大器的作用,实现了远距离全光传输,相比传统的光电光中继方式,减少了中途信号的损失,并且是全光网络实现的一个重要步骤。主要采用的检测技术手段包括提出并设计了一种精确度高,实时性好的混沌周期阈值判断方法:混沌周期状态阈值判据,这是弱信号检测中的一个关键技术,在弱信号频率检测方面,对现有的间歇混沌周期检测法进行分析改进,提出了间歇大尺度周期检测法。在最后的幅值检测中设计了一种新的高效检测算法。本文中尤其对于困扰混沌检测的实时性和算法复杂性问题进行了深入的研究与改进。在算法设计同时进行了大量仿真研究,对算法的有效性和实时性进行了验证。