[發(fā)明專利]一種大動態(tài)范圍、高靈敏度的光纖激光水聽器系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910395123.2
• 申請日: 2019-05-13
• 公開（公告）號: CN110146155A
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭百超;張宇飛;李振;張海巖;趙晨;趙俊鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

1.一種大動態(tài)范圍、高靈敏度的光纖激光水聽器系統(tǒng)，其特征在于包括：泵浦源(1)、波分復(fù)用器(2)、光纖激光水聽器探頭(3)、隔離器(4)、邁克爾遜干涉儀(5)、聲光調(diào)制器驅(qū)動(6)、光電探測器(7)及信號解調(diào)模塊(8)；

泵浦源(1)輸出連續(xù)光送至波分復(fù)用器(2)的公共端，波分復(fù)用器(2)對連續(xù)光透傳，從透射端進入光纖激光水聽器探頭(3)中，光纖激光水聽器探頭(3)受連續(xù)光激勵后產(chǎn)生反射光信號，當(dāng)有外界聲信號時，外界聲信號對光纖激光水聽器探頭(3)反射的連續(xù)光能夠進行波長調(diào)制，使得光纖激光水聽器探頭(3)輸出的反射光信號攜帶有外界聲信號，并再次通過波分復(fù)用器(2)后從其反射端進入隔離器(4)中，經(jīng)過隔離器(4)隔離后輸出的光信號輸入到邁克爾遜干涉儀(5)中發(fā)生干涉，得到攜帶外界聲信號的載波信號送至光電探測器(7)，光電探測器(7)將攜帶外界聲信號的載波信號進行光電轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)的電信號進入信號解調(diào)模塊(8)；聲光調(diào)制器驅(qū)動(6)產(chǎn)生的同步電參考信號也進入到信號解調(diào)模塊(8)，信號解調(diào)模塊(8)根據(jù)從光電探測器(7)輸出的電信號與聲光調(diào)制器驅(qū)動(6)輸出的同步電參考信號解調(diào)出外界水聲信號。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大動態(tài)范圍、高靈敏度的光纖激光水聽器系統(tǒng)，其特征在于：邁克爾遜干涉儀(5)包括耦合器(51)、光纖環(huán)(52)、第一法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡(53)、第二法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡(55)、聲光調(diào)制器(54)；

進入邁克爾遜干涉儀(5)的光信號經(jīng)過耦合器(51)后分成兩路，一路光經(jīng)過光纖環(huán)(52)進行延時后通過第一法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡(53)進行反射，反射后的光信號再次經(jīng)過光纖環(huán)(52)進行延時后輸入到耦合器(51)，另一路光經(jīng)過聲光調(diào)制器(54)移頻后通過第二法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡(55)進行反射，反射后的光信號再次經(jīng)過聲光調(diào)制器(54)移頻后輸入到耦合器(51)；在耦合器(51)處，兩束光信號發(fā)生干涉，產(chǎn)生攜帶外界聲信號的載波信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大動態(tài)范圍、高靈敏度的光纖激光水聽器系統(tǒng)，其特征在于：邁克爾遜干涉儀(5)的外部設(shè)有隔振封裝，用于抑制光纖環(huán)(52)隨外界振動導(dǎo)致的載波信號不穩(wěn)定現(xiàn)象。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3所述的一種大動態(tài)范圍、高靈敏度的光纖激光水聽器系統(tǒng)，其特征在于：光纖激光水聽器探頭(3)外部設(shè)有增敏封裝，用于拾取水聲信號。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4所述的一種大動態(tài)范圍、高靈敏度的光纖激光水聽器系統(tǒng)，其特征在于：光纖激光水聽器系統(tǒng)的動態(tài)范圍上限為D，其中

式中，Δf為載波信號頻率，f_s為外界聲信號的頻率。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種大動態(tài)范圍、高靈敏度的光纖激光水聽器系統(tǒng)，其特征在于：載波信號頻率Δf為：

Δf＝2f₁

其中，f₁為聲光調(diào)制器(54)的移頻頻率。

7.根據(jù)權(quán)利要求1～4所述的一種大動態(tài)范圍、高靈敏度的光纖激光水聽器系統(tǒng)，其特征在于：泵浦源(1)、波分復(fù)用器(2)、光纖激光水聽器探頭(3)、隔離器(4)、邁克爾遜干涉儀(5)之間采用光纖連接，邁克爾遜干涉儀(5)與光電探測器(7)之間采用光纖連接，所有光纖的折射率n相同；

光纖激光水聽器系統(tǒng)靈敏度為φ，其中

式中，n為光纖折射率，L為邁克爾遜干涉儀(5)臂長差，c為光速，ν為隔離器(4)隔離后輸出的光信號的光頻率。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大動態(tài)范圍、高靈敏度的光纖激光水聽器系統(tǒng)，其特征在于：在邁克爾遜干涉儀(5)與波分復(fù)用器(2)之間加入隔離器(4)，隔離器(4)只能夠從波分復(fù)用器(2)到邁克爾遜干涉儀(5)單向傳輸光信號，用于阻止邁克爾遜干涉儀(5)反射回的光信號對泵浦源輸出的光信號的干擾。