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随着消音型潜艇技术的不断更新,光纤水听器技术也得到了快速发展。其中,分布反馈式光纤激光水听器凭借着噪声低、线宽窄、体积小和输出频谱特性好等优异特点,得到了广泛应用。
分布反馈式光纤激光水听器的探头为封装过的相移光纤光栅,它是在一段掺杂的光纤上直接刻写含π相移量的Bragg光栅。封装后的相移光纤光栅的长度仅为几厘米,但分布反馈式光纤激光水听器的探测灵敏度却达到了上百米长干涉型光纤水听器的探测水平。目前,基于相移光纤光栅的封装技术发展较为成熟,而对于解调技术的研究较少。解调系统是光纤水听器系统的核心部分,其性能的优劣将影响着水听器的探测精度,同时它也能解决仅通过封装技术解决不了的问题,如水下环境噪声等。
本文以分布反馈式光纤激光水听器解调系统为研究目的,主要做了以下几个方面事情:
(1)分析了分布反馈式光纤激光器的工作原理及其传感原理,并基于耦合模理论和光传输矩阵,重点讨论了影响相移光纤光栅传输特性的各个参数。相移光纤光栅作为光纤激光器的重要组成部分,其性能的好坏将直接决定了水听器系统的性能。
(2)分析了传统PGC算法的解调原理及解调结果失真的原因,并基于这些缺点提出一种单路微分相除的解调算法。该算法可以有效抑制光强扰动及调制深度变化引起的解调失真,并通过Matlab软件进行仿真,证实了该算法的可靠性。
(3)基于Michelson非平衡干涉仪搭建了实验解调系统,采用NI数据采集卡将采集的数据传送到PC端上基于Labview平台编写的几种PGC算法中进行解调并比较。解调结果显示,改进的算法其解调结果的信纳比为22.3dB,比传统PGC-DCM算法和PGC-Arctan算法的解调结果分别高了14.4dB和5.4dB。
分布反馈式光纤激光水听器的探头为封装过的相移光纤光栅,它是在一段掺杂的光纤上直接刻写含π相移量的Bragg光栅。封装后的相移光纤光栅的长度仅为几厘米,但分布反馈式光纤激光水听器的探测灵敏度却达到了上百米长干涉型光纤水听器的探测水平。目前,基于相移光纤光栅的封装技术发展较为成熟,而对于解调技术的研究较少。解调系统是光纤水听器系统的核心部分,其性能的优劣将影响着水听器的探测精度,同时它也能解决仅通过封装技术解决不了的问题,如水下环境噪声等。
本文以分布反馈式光纤激光水听器解调系统为研究目的,主要做了以下几个方面事情:
(1)分析了分布反馈式光纤激光器的工作原理及其传感原理,并基于耦合模理论和光传输矩阵,重点讨论了影响相移光纤光栅传输特性的各个参数。相移光纤光栅作为光纤激光器的重要组成部分,其性能的好坏将直接决定了水听器系统的性能。
(2)分析了传统PGC算法的解调原理及解调结果失真的原因,并基于这些缺点提出一种单路微分相除的解调算法。该算法可以有效抑制光强扰动及调制深度变化引起的解调失真,并通过Matlab软件进行仿真,证实了该算法的可靠性。
(3)基于Michelson非平衡干涉仪搭建了实验解调系统,采用NI数据采集卡将采集的数据传送到PC端上基于Labview平台编写的几种PGC算法中进行解调并比较。解调结果显示,改进的算法其解调结果的信纳比为22.3dB,比传统PGC-DCM算法和PGC-Arctan算法的解调结果分别高了14.4dB和5.4dB。