近年来,光纤光栅已成为新型光器件领域的研究热点之一,它在光通信和光纤传感领域极具发展前景。波长解调技术是光纤光栅应用于传感系统的最关键环节,高精度低成本的快速波长解调方案将会在很大程度上推进光纤光栅传感系统的商业化进程。本文研究的目的是设计和验证一种无源的、大动态检测范围、高灵敏度、低成本的高性能新型滤波方案。文章以大型工程损伤的动态监测需求和波长检测中解调精度的基本概念为出发点,深入研究了几种相对具有速度优势的边缘滤波解调方案,在此基础上提出和验证了一种基于虚像相位阵列的锯齿波光谱滤波器,并在光纤光栅传感系统中实现了波长解调功能。本论文的主要工作如下：1)研究了光纤光栅在检测大型工程损伤中的低频动态响应特性、波长检测中解调精度对采样率的要求以及超高速波长检测基础的发展状况。研究了几种边缘滤波解调方案的工作原理并比较评价了其优缺点。强调了应用中对高速高精度低成本波长解调方案的迫切需求。2)研究了虚像相位阵列的光谱色散定律,利用其高分辨率特性设计了一种基于虚像相位阵列的周期性无源锯齿波光谱滤波器,并结合此种滤波器的性能特点探讨了其在光纤传感、密集波分系统的波长检测及产生高速锯齿波信号三个方面的应用前景。3)对锯齿波光谱滤波器进行了深入的理论分析,在此基础上建立了数据仿真模型,利用Matlab仿真软件由线性度、信噪比、占空比三个性能指标对锯齿波光谱滤波器的波长解调性能进行了仿真与优化,并考虑实际应用中因外界环境的微小扰动引起的光强掩膜板位置和入射角度的微小变化对系统性能的影响。研究对比了反射式和透射式工作方式下锯齿波滤波器的损耗情况,依据参数优化结果设计并搭建了透射式工作方式下的锯齿波光谱滤波器实验装置,完成实验获得了附加损耗小于6dB的锯齿波光谱滤波器,此滤波器具有周期为2.4nm、动态测量范围为30nm、占空比超过85%、的周期性锯齿形响应函数。4)利用经实验测试的锯齿波光谱滤波器作为波长解调设备,设计了光纤光栅传感系统实验,利用光谱仪测得的波长漂移与示波器测得的光功率变化相一致,验证了锯齿形光谱滤波器在传感系统中的波长解调功能。