[發明專利]一種用于光纖水聽器陣列的無中繼傳輸系統及方法

有效

• 申請號: 202011393034.3
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112600619B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 克金龍;石亞莉;張磊;閆高健;王佳安;周研;吳建波;李友如
• 申請（專利權）人: 中科長城海洋信息系統有限公司
• 主分類號: H04B10/291
• 分類號: H04B10/291;H04B10/25;H04R1/44
• 代理公司: 北京名華博信知識產權代理有限公司 11453
• 代理人: 李冬梅

本發明提供了一種用于光纖水聽器陣列的無中繼傳輸系統及方法，所述無中繼傳輸系統包括由傳輸光纖依次連接的光發射機、光放大組件、光纖水聽器陣列、遠程增益單元以及光接收機，所述光放大組件將所述光發射機發出的信號光進行放大后輸送至所述光纖水聽器陣列，所述光纖水聽器陣列輸出的信號光由所述遠程增益單元進行放大后，進入傳輸光纖中進行分布式拉曼放大，再由所述光放大組件放大后輸送至所述光接收機。本發明綜合應用了摻雜介質光放大技術、光纖分布式拉曼放大技術和遠程光泵浦放大技術，保證光纖水聽器陣列對微弱信號的探測能力，并大幅延長岸基固定式光纖聲吶系統中密集復用光纖水聽器陣列的無中繼傳輸距離。

技術領域

本發明涉及水下探測技術領域，尤其涉及一種用于光纖水聽器陣列的無中繼傳輸系統及方法。

背景技術

聲波是唯一能夠在水下進行遠距離傳播的能量輻射形式，光纖水聽器是利用聲波對水下目標進行探測、定位和識別的新型傳感器，是現代軍事中的水下雷達。海底岸基固定式光纖聲吶系統作為光纖水聽器陣列的主要應用形式之一，是目前最先進的海洋被動式探測系統。近年來，隨著艦艇目標降噪技術的不斷提升以及對聲吶系統探測距離和探測精度要求的不斷提高，海底岸基固定式光纖聲吶系統的規模不斷擴大，基元數上升至幾千甚至幾萬，傳輸距離也逐步擴展至幾百甚至幾千公里。

無中繼傳輸是海底岸基固定式光纖聲吶系統遠距離傳輸的主要應用形式之一，為近海海底探測提供了解決方案。其中，光纖水聽器陣列通常采用時分、波分和空分混合復用的組陣方式，但隨著岸基固定式光纖聲吶系統朝著大規模、遠距離的方向發展，陣列多采用多波分、少時分和少空分的復用方式，通過減少時分，提高光發射機輸出光脈沖或光脈沖對的占空比，在相同的平均光功率下，降低光脈沖或光脈沖對的峰值功率，在提高入纖光功率的同時降低光纖非線性效應；通過減少空分，減少放大器的使用，降低系統復雜度和成本。

以單空分復用128基元光纖水聽器陣列為例，主要有16波分×8時分和8波分×16時分兩種復用方式，其固有損耗均在25dB左右，但前者支持最大單波入纖功率比后者大近3dB，系統性能更優。隨著光纖水聽器陣列規模變大，增加波分而非時分和空分是更優的選擇。但增加波分意味著系統光學帶寬的變大，以1.6nm波長通道間隔為例，16波分的光學帶寬達到24nm，放大器在系統光學帶寬內的增益平坦度較難控制，影響系統性能一致性。

隨著單空分復用基元數的增多，光纖水聽器陣列本身的固有損耗也越大。當海底岸基固定式光纖聲吶系統的光纖傳輸距離超過百公里時，整個傳輸系統的光功率損耗將大于65dB。

傳統地，基于集中式有源摻餌光纖放大器或分布式光纖拉曼放大器的無中繼傳輸系統無法實現密集復用光纖水聽器陣列離岸超過百公里的大帶寬無中繼傳輸需求。通常為保證光纖水聽器陣列對微弱信號的探測能力，必須對遠距離傳輸的大帶寬模擬光信號進行有效地放大。因此，需要一種無中繼傳輸系統，既能實現密集復用光纖水聽器陣列大帶寬模擬光信號的有效均衡放大，又能突破傳統光放大方法在無中繼傳輸距離上的限制。

發明內容

本發明旨在解決上面描述的問題。本發明的一個目的是提供一種解決以上問題中的任何一個的無中繼傳輸系統及方法。具體地，本發明提供能夠滿足離岸超過百公里的海底岸基光纖聲吶大帶寬無中繼傳輸系統及方法。

根據本發明的一方面，本發明提供了一種用于光纖水聽器陣列的無中繼傳輸系統，所述無中繼傳輸系統包括由傳輸光纖依次連接的光發射機、光放大組件、光纖水聽器陣列、遠程增益單元以及光接收機，所述遠程增益單元和所述光纖水聽器陣列位于濕端，所述光發射機、所述光接收機和所述光放大組件位于干端；所述光放大組件將所述光發射機發出的信號光進行放大后輸送至所述光纖水聽器陣列，所述光纖水聽器陣列輸出的信號光由所述遠程增益單元進行放大后，進入傳輸光纖中進行分布式拉曼放大，再由所述光放大組件放大后輸送至所述光接收機；