相位干涉型光纤检波器因其高灵敏度、低频带响应平坦、便于复用组网等特点，为海上油气地震勘探采集装备提供了新的技术途径。本文结合“十一五”海洋863子课题“光纤检波器地震拖缆研制”项目，针对直接调制半导体激光器的下置湿端式光纤检波器集成化解调系统关键技术，深入分析系统总谐波失真、噪声本底、可解调宽频瞬态信号能力等重要性能指标可以达到的理论极限与优化实现方案。论文主要内容包括：1.针对直接调制半导体激光器光频及其伴生调幅不同步问题，基于Michelson光纤干涉仪的光学零差法搭建测试系统，测得伴生调幅与调频之间的相位差参数，对以往伴生调幅PGC(Phase Generated Carrier)干涉信号模型作出重要修正，分析该参数对PGC解调的影响及作用，提出了相应的解调补偿方案。2.为获得解调的低谐波失真和高稳定性，基于改进的伴生调幅PGC模型，对干涉信号载波的一次和二次谐波进行检波并求取比值，给出查找表实现解调的算法设计与实现。结合该算法用于阵列信号解调，分析解调谐波失真指标对多路参数容差的要求，基于全微分方程得到解调误差与参数偏差间解析关系。对比查找表解调，采用CORDIC (Coordinate Rotation Digital Computer)算法实现解调更节省资源，可降低对系统多通道参数一致性的工艺要求，可改善阵列信号解调性能的一致性。此外，分析了伴生调幅解调模型参数估计误差对解调精确度的影响，得到解析关系。根据检波后两路信号李萨茹图满足椭圆方程的假设，采用多种椭圆参数估计方法进行系统参数估计，并在系统各因素影响下对这些方法优缺点进行比较。3.在解调系统噪声本底方面，分析噪声(电路噪声，激光器相对强度噪声，激光器频率噪声)对伴生调幅PGC解调精确度影响，建立噪声传递模型，得到解析表达式，并进行仿真验证。在PGC系统可恢复输入信号能力方面，提出将卡森准则引入到PGC调相带宽设计领域。结合光纤检波器工程应用中常见的宽频信号激励形式，给出宽带信号解调评价指标，以验证PGC卡森宽带调相带宽估计外推公式的估计准确性和适用性，统一指导PGC系统无失真解调输入信号能力的设计。在上述研究基础上，研制完成300米48基元光纤检波器系统拖缆样机，并进行海上现场地震拖缆采集试验。