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基于波分复用的分布式光纤传感系统的基本结构如图2.2所示。系统采用：2个超辐射发光二极管（SLD）光源（分别产生波长为1310nm、1550nm的光），2个光隔离器，2个分光比为1∶1∶1的3×3光纤耦合器，4个光电检测器，2段光纤延迟线，1个波长为1310nm的法拉第旋转镜，1个波长为1550nm的法拉第旋转镜，1个分光比为1∶1的2×2光纤耦合器（工作波长为1310nm、1550nm），3个波分复用器。
图2.2 基于波分复用的分布式光纤传感系统的基本结构
该系统定位功能的实现原理为，在同一根感应光缆中注入两束不同波长的光，这两束光通过传感光纤传输到光纤端口，经一个波分复用器将两个波长成分分开，分别沿各自的独立光纤路径到达各自的反射终端，使两个光波分别形成不同的干涉。通过比较两个干涉获得的相位信号的频谱特性，可以获得扰动位置信息。外部扰动信号作用在传感光纤上，D为扰动源。
波长为 λ 1 的光从3×3光纤耦合器1的1a1输入，从1b1、1b2输出；波长为 λ 2 的光从3×3光纤耦合器2的2a1输入，从2b1、2b2输出。从1b1、2b1输出的波长分别为 λ 1 、 λ 2 的光从波分复用器3的端口3b、3c输入，两个波长汇合的光从端口3a输出，复用端口3a和5b1之间的路径；从1b2、2b2输出的波长分别为 λ 1 、 λ 2 的光经波分复用器4的端口4b、4c输入，两个波长汇合的光从端口4a输出，复用端口4a和5b2之间的路径。从端口5b1、5b2输入的光，经5a输出，注入到感应光纤6中。在感应光纤的末端，通过波分复用器8的端口8a，两个波长的光被分开。波长为 λ 1 的光经端口8b，经相位调制器11到达反射端13后被反射；波长为 λ 2 的光经端口8c，经相位调制器12到达反射端14后被反射。在该干涉结构中，波长为 λ 1 的光产生的干涉信号从3×3光纤耦合器1的端口1a2、1a3输出，波长为 λ 2 的光产生的干涉信号从3×3光纤耦合器2的端口2a2、2a3输出。从波长为 λ 1 、 λ 2 的光产生的干涉信号中分别解调出相应的相位信号，就可以通过比较这两个相位信号的频谱特性确定扰动位置。
对于波长为 λ 1 的系统，其干涉光路如下。
（1）1a1-1-1b1-3b-3a-15-5b1-5a-7-8a-8b-11-13-11-8b-8a-7-5a-5b2-4a-4b-1b2-1；
（2）1a1-1-1b2-4b-4a-5b2-5a-7-8a-8b-11-13-11-8b-8a-7-5a-5b1-15-3a-3b-1b1-1。
对于波长为 λ 2 的系统，其干涉光路如下。
（1）2a1-2-2b1-3c-3a-15-5b1-5a-7-8a-8c-16-12-14-12-16-8c-8a-7-5a-5b2-4a-4c- 2b2-2；
（2）2a1-2-2b2-4c-4a-5b2-5a-7-8a-8c-16-12-14-12-16-8c-8a-7-5a-5b1-15-3a-3c- 2b1-2。
该系统属于相位调制型系统，只有形成干涉的光才能够携带扰动源的相位信息。在波长为 λ 1 的系统中，a和b有相同的光程，能够在光纤耦合器中形成稳定的干涉，记为IP1。相同地，在波长为 λ 2 的系统中，c和d有相同的光程，也能够在光纤耦合器中形成稳定的干涉，记为IP2。波长为 λ 1 的光波干涉信号中携带扰动源7距离反馈装置13的长度信息，波长为 λ 2 的光波干涉信号中携带扰动源7距离反馈装置14的长度信息。这两个长度差（光纤9和光纤10的长度差）的存在，使我们可以通过比较两个光波干涉获得的相位信号的频谱特性来实现定位。