本申请提供一种数据采集方法、分布式光纤传感系统和光信号处理方法。数据采集方法应用于分布式光纤传感系统，包括：控制激光器发出连续光信号，及将连续光信号分为第一支路和第二支路；对第一支路的连续光信号进行调制和峰值功率放大，将完成调制和峰值功率放大的连续光信号注入待测光纤；对待测光纤产生的后向瑞利散射光信号进行分布式放大和光功率放大，得到第一散射光信号；将第一散射光信号和第二支路的连续光信号进行处理后，得到第一偏振电信号和第二偏振电信号；实时采集第一偏振电信号和第二偏振电信号；将第一偏振电信号转换为第一复数数组，及将第二偏振电信号转换为第二复数数组。本申请能够解决长距离传输导致的光信号衰减的问题。