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随着地震勘探目标的日益复杂化，对其测量动态范围、精度及分辨率的要求日益提高。目前，传统检波器已不能满足高精度、高分辨率及深层地震勘探的需要，制约了地震采集资料质量的提高，是当前地震勘探技术最迫切需要解决的问题。因此，各种新型的检波器设计方案被提出来了，但由于成本、实用性或原理本身的局限性等原因，这些方案并没有应用到实际中去。光纤布拉格光栅是一种优良的敏感元件，具有性能稳定可靠、测量精度高、体积小及易于实现网络传感等特性，成为地震检波器研究的热点之一。研究光纤布拉格光栅地震检波器的另一个优势是可以利用目前市场上成熟的光学器件和通讯技术来实现低成本、高稳定性、高灵敏、大动态范围及工程实用化的检波器设计。本文以研究工程实用化光纤布拉格光栅地震检波器为目标，首先研究布拉格光栅对地震波的敏感性，并且设计光纤光栅检波器探头；然后，为实现光信号到电信号的转化，提出解调方案和设计解调电路，选用滤波、陷波方法消除噪声，提高信号的信噪比；最后，利用实验和模拟方法验证检波器设计的合理性，找出不足，以便下一步工作的开展。
本文提出了两种布拉格光栅检波器设计方案，一种是基于布拉格光栅的直接拉伸压缩法，另一种是基于布拉格光栅弹性梁法，两种方案都消除了大多类型检波器固有的横向效应(假频)。分析并给出了两种方案的性能和参数选择的依据，创新性地设计出更加合理的弹片形状，并应用有限元计算从理论上给出了胡克弹性关系。给出了与传统电磁阻尼原理不同的阻尼设计原理。本文还对目前布拉格光栅应变传感器的各种解调方法的优缺点进行了分析比较，从工程化角度考虑，提出了低成本、满足现场工程化应用的基于梳状滤波器或双透射光栅的解调方法。本文根据理论和实验分析以及仿真模拟证明了解调方法的正确性和可行性，该方法不仅结构简单、具有温度补偿功能及消除了光源波动的影响，而且具有边缘滤波器的线性特点，其分辨率却是边缘滤波器的2倍，动态范围较传统检波器有较大提高。
本文设计出了检波器探头、低频直流电源、宽带光源驱动和反馈冷却电路、光电转换及放大电路、模拟信号计算及放大电路、模拟滤波及陷波电路、数字采样电路并开发出信号采样、计算、处理及滤波等程序。本文还分析了光电转换信噪比，并利用所设计的光纤光栅检波器、解调系统、解调电路及其辅助设计，从实验和模拟计算两方面证明了其可行性。并利用最小二乘法计算出检波器的固有频率和阻尼比，得出其最大相对误差小于2.6％。本文另外还提出了几种检波器固有频率和阻尼比的物理实验测量方法。