一種外差式光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水聽(tīng)器系統(tǒng)，尤其是涉及一種具有功率均衡功能的外差式光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖水聽(tīng)器是基于光纖、光電子技術(shù)的一種新型光纖傳感器，相對(duì)于傳統(tǒng)壓電式水聽(tīng)器，具有靈敏度高、頻帶響應(yīng)寬、抗電磁干擾、耐惡劣環(huán)境、結(jié)構(gòu)輕巧、易于遙測(cè)和構(gòu)成大規(guī)模陣列等特點(diǎn)。光纖水聽(tīng)器應(yīng)用廣泛，不同陣列形式的光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)可以應(yīng)用于包括海底自然資源勘探(可燃冰，海洋石油、天然氣等)、海軍作戰(zhàn)及水下兵器試驗(yàn)探測(cè)，近海養(yǎng)殖防盜監(jiān)測(cè)等。隨著光纖水聽(tīng)器應(yīng)用的不斷深入，對(duì)其探測(cè)距離、信號(hào)信噪比、動(dòng)態(tài)范圍等提出了更高的要求。
[0003]光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)通常采用波分復(fù)用(WDM，Wavelenth Divis1n Multiplexing)的方式，即將多個(gè)不同波長(zhǎng)的激光耦合進(jìn)同一條傳感陣列，這種方式有效增加了光纖水聽(tīng)器傳感陣列的規(guī)模，但由于不同時(shí)分陣列的損耗及傳輸特性存在差異，造成回到信號(hào)探測(cè)端(干端)的信號(hào)強(qiáng)度及信噪比差異性較大，存在不均衡性，給信號(hào)解調(diào)帶來(lái)了極大的難度。增加光纖水聽(tīng)器陣列規(guī)模的另外一種方式是采用放大技術(shù)，包括摻鉺光纖放大器?DFA)和拉曼放大器(FRA)，由于光纖中存在非線(xiàn)性效應(yīng)，大限制了作為功率放大器的EDFA的使用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明就是為了解決現(xiàn)有光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)中信號(hào)探測(cè)端的信號(hào)強(qiáng)度及信噪比差異性較大，存在不均衡性的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種具有功率均衡功能的外差式光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明提供的外差式光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)，包括多波長(zhǎng)單頻光源、波分復(fù)用器、脈沖調(diào)制單元、第一放大器、傳感陣列、第二放大器、解復(fù)用器和功率均衡單元，多波長(zhǎng)單頻光源的輸出端與所述波分復(fù)用器的輸入端連接，波分復(fù)用器的輸出端與脈沖調(diào)制單元的輸入端連接，脈沖調(diào)制單元的輸出端通過(guò)第一放大器與傳感陣列的輸入端連接，傳感陣列的輸出端通過(guò)第二放大器與解復(fù)用器的輸入端連接，解復(fù)用器的輸出端與功率均衡單元連接。
[0006]優(yōu)選地，傳感陣列包括時(shí)分傳感陣列、波長(zhǎng)分離器和波長(zhǎng)增加器，波長(zhǎng)增加器連接于波長(zhǎng)分離器和時(shí)分傳感陣列之間。
[0007]優(yōu)選地，多波長(zhǎng)單頻光源可以輸出以1550nm為中心，間隔2nm的窄線(xiàn)寬連續(xù)光，最大同時(shí)可輸出波長(zhǎng)數(shù)目為16，每個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)輸出功率為0?10MW可調(diào)，線(xiàn)寬小于20KHz ;
[0008]波分復(fù)用器和解復(fù)用器為同類(lèi)器件，其工作波長(zhǎng)數(shù)目與多波長(zhǎng)單頻光源輸出的波長(zhǎng)一一對(duì)應(yīng)，且中心波長(zhǎng)精度小于正負(fù)0.lnm，插入損耗小于4dB，且各通道間隔離度不低于 30dB ；
[0009]脈沖調(diào)制單元設(shè)有兩支1X2光纖耦合器和兩個(gè)光脈沖調(diào)制器，兩支1X2光纖耦合器的耦合比例均為50%:50%，光脈沖調(diào)制器具有光移頻和脈沖調(diào)制功能且兩個(gè)光脈沖調(diào)制器的頻移差為0?200KHZ可調(diào)，光脈沖調(diào)制器的調(diào)制消光比不小于40dB，調(diào)制光脈沖上升沿不高于50ns ;
[0010]第一放大器的輸入波長(zhǎng)范圍為1528nm?1563nm，飽和輸出功率為10?20dBm可調(diào)，噪聲指數(shù)小于4.5dB;
[0011]第二放大器的輸入波長(zhǎng)范圍為1528nm?1563nm，輸入光功率小于_20dBm，飽和輸出功率0?lOdBm可調(diào)，輸入隔離度為大于30dB，噪聲指數(shù)小于4.5dB ；
[0012]功率均衡單元的通道數(shù)目與單頻光源波長(zhǎng)數(shù)目相同，其內(nèi)部集成了相應(yīng)數(shù)目的微機(jī)械式可調(diào)衰減器，工作電壓范圍為0?5V，光衰減范圍為0.7db-30dB。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:(1)采用外差方式對(duì)水聽(tīng)器陣元拾取的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，避免了 3*3方案硬件規(guī)模的限制及PGC(相位生產(chǎn)載波)動(dòng)態(tài)范圍的限制。(2)采用功率放大器加前置放大器的方案，最大限度的增加了注入傳感陣列的有效光功率，同時(shí)在信號(hào)光進(jìn)入信號(hào)探測(cè)單元之前使用前置放大器對(duì)信號(hào)光進(jìn)行了放大，大大提高了接收機(jī)的探測(cè)靈敏度。(3)本技術(shù)方案在信號(hào)接收端，波分復(fù)用器將不同波長(zhǎng)的光分離后，利用功率均衡單元對(duì)每一個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)功率均衡處理，避免由于各個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)強(qiáng)度不同，造成信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍過(guò)大對(duì)信號(hào)解調(diào)帶來(lái)的難度。
[0014]本發(fā)明進(jìn)一步的特征，將在以下【具體實(shí)施方式】的描述中，得以清楚地記載。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明外差式光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2傳感陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖符號(hào)說(shuō)明:
[0018]1.多波長(zhǎng)單頻光源；2.波分復(fù)用器；3.脈沖調(diào)制單元；4.第一放大器；5.傳感陣列；6.第二放大器；7.解復(fù)用器；8.功率均衡單元；9.信號(hào)探測(cè)單元；10.信號(hào)解調(diào)及顯示單兀；11.波長(zhǎng)分咼器；12.波長(zhǎng)增加器；13.時(shí)分傳感陣列。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下參照附圖，以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]如圖1所示，多波長(zhǎng)單頻光源1的輸出端與波分復(fù)用器2的輸入端連接，波分復(fù)用器2的輸出端與脈沖調(diào)制單元3的輸入端連接，脈沖調(diào)制單元3的輸出端通過(guò)第一放大器4與傳感陣列5的輸入端連接，傳感陣列5的輸出端通過(guò)第二放大器6與解復(fù)用器7的輸入端連接，解復(fù)用器7的輸出端與功率均衡單元8的輸入端連接，功率均衡單元8的輸出端與信號(hào)探測(cè)單元9的輸入端連接，信號(hào)探測(cè)單元9的輸出端與信號(hào)解調(diào)及顯示單元10連接。
[0021]傳感陣列5為完成信號(hào)傳感的“濕端”，其余部分組成信號(hào)探測(cè)、解調(diào)與顯示的“干端”。脈沖調(diào)制單元3通過(guò)其內(nèi)部?jī)蓚€(gè)分立的聲光調(diào)制器(采用保偏光纖保持調(diào)制光脈沖的偏振態(tài))及一段延遲光纖調(diào)制成一組詢(xún)問(wèn)脈沖對(duì)，輸入給傳感陣列5并通過(guò)波長(zhǎng)分離器11進(jìn)入時(shí)分傳感陣列13進(jìn)行詢(xún)問(wèn)工作。
[0022]如圖2所示，傳感陣列5包括多組時(shí)分傳感陣列13、波長(zhǎng)分離器11和波長(zhǎng)增加器12，一個(gè)分傳感陣列13、波長(zhǎng)分離器11和波長(zhǎng)增加器12構(gòu)成一組。每組時(shí)分傳感陣列對(duì)應(yīng)一個(gè)單頻光源波長(zhǎng)，也就是說(shuō)時(shí)分傳感陣列13的數(shù)量與單頻光源波長(zhǎng)數(shù)目相同。波長(zhǎng)分離器11的COM端口為輸入端口，透射端口連接時(shí)分傳感陣列的輸入端，反射端口連接下一個(gè)波長(zhǎng)分離器的COM端口，依次類(lèi)推。時(shí)分傳感陣列13的輸出端連接相應(yīng)波長(zhǎng)增加器12的透射端，波長(zhǎng)增加器12的反射端連接前一個(gè)波長(zhǎng)增加器的COM端，依次類(lèi)推。
[0023]多波長(zhǎng)單頻光源1發(fā)出多個(gè)波長(zhǎng)的單頻連續(xù)光，每個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)波分復(fù)用器2相應(yīng)的輸入端口，波分復(fù)用器2的輸出端口與脈沖調(diào)制單元3的輸入相連接，脈沖調(diào)制單元3的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)第一放大器4進(jìn)入傳感陣列5。傳感陣列5的輸出端通過(guò)第二放大器6與解復(fù)用器7的輸入端口相連接，解復(fù)用器7的輸出端口與功率均衡單元8的每一個(gè)輸入端口連接，經(jīng)過(guò)功率均衡處理后的信號(hào)光被信號(hào)探測(cè)單元9探測(cè)到并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換處理，經(jīng)過(guò)上位機(jī)信號(hào)解調(diào)及顯示單元10將信號(hào)解調(diào)為聲音信號(hào)并在軟件上顯示波形。