[发明专利]集成液晶的压电陶瓷式非相干光纤水听器及制备方法

说明书

本发明提供的是一种集成液晶的压电陶瓷式非相干光纤水听器及制备方法。包括两根单模保偏光纤、电信号放大器和压电陶瓷，两根单模保偏光纤的一个端面镀有氧化铟锡导电膜，在导电膜上涂有聚酰亚胺光控取向膜，两根单模保偏光纤的镀膜端对接且注有液晶，压电陶瓷通过导线与电信号放大器连接，电信号放大器通过导线连接两根单模保偏光纤上的氧化铟锡导电膜。通过压电陶瓷将声音信号转化成电信号，经放大后施加在液晶上，使得液晶分子方向发生偏转，改变了光纤中传输的光信号的强度，从而根据该光信号强度的变化解调出声信号的变化，进行声音信号的探测，实现基于液晶光纤水听器的探测功能。

技术领域

本发明涉及的是一种光纤水听器，具体地说是一种基于液晶的压电陶瓷式非相干型光纤水听器。

背景技术

在水中电磁波和光波的能量传播损耗比声波约大三个数量级，因此，声波是能在海洋中远距离传输信息的最有效的载体。水听器则是通过接收声波对水下目标进行探测、定位与识别的传感器。传统水听器需要大量水下电子元件和信号传输电缆、价格昂贵、结构复杂重量较大、密封性不好等问题。基于这个原因大量的学者研究基于光纤的水听器。光纤水听器的想法最早在1977年提出的，从那以后各种各样的光纤水听器被研究了出来。原理是基于光纤单模干涉特性或布拉格光纤光栅，很多是强度调制、也有的涉及机械运动和微弯。其原理是将水声信号转换成光信号，并通过光纤传至信号处理系统提取声信号信息。

单纯的光纤水听器，无论基于哪一种原理都离不开光的干涉，这样都必须克服比如结构复杂、高成本和过度灵敏等一系列问题，且光纤的弯曲、振动和温度等环境因素会引入很强的噪声，对信号的测量有很大的影响。如果有机的将传统水听器与光纤水听器相结合，能够克服传统水听器电缆通讯和密封性问题以及光纤水听器结构复杂等问题，这样的水听器系统就会兼顾两者的优点，将会是一个具有全新概念的水听器系统。在2012年澳大利亚的新南威尔士大学Zourab Brodzeli等提出了利用铁电液晶器件开展水听器系统的研究，这样的系统将会是具有上述特点的水听器系统，具有相当大的改进。但是他们将制作的玻璃盒结构的液晶器件与光纤机械的结合在一起，不容易实现光信号的反馈且结构复杂，不易小型化及集成,并且铁电液晶的使用还存在一些待解决的问题，比如液晶取向问题、盒厚控制问题等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、抗电磁干扰性强、抗环境干扰性强的集成液晶的压电陶瓷式非相干光纤水听器。本发明的目的还在于提供一种集成液晶的压电陶瓷式非相干光纤水听器的制备方法。

本发明的集成液晶的压电陶瓷式非相干光纤水听器包括两根单模保偏光纤、电信号放大器和压电陶瓷，两根单模保偏光纤的一个端面镀有氧化铟锡导电膜，在导电膜上涂有聚酰亚胺光控取向膜，两根单模保偏光纤的镀膜端对接且注有液晶，压电陶瓷通过导线与电信号放大器连接，电信号放大器通过导线连接两根单模保偏光纤上的氧化铟锡导电膜。

两根单模保偏光纤的镀膜端对接处涂由紫外固化胶固化后使得两根光纤与液晶成为一体。

所述液晶为扭曲排列的液晶层。

本发明的集成液晶的压电陶瓷式非相干光纤水听器的制备方法为：

步骤一，将端面平整的两根单模保偏光纤的一端端头去除1-1.5厘米长的涂覆层；

步骤二，对两根单模保偏光纤去除涂覆层处的侧面与截面进行氧化铟锡导电膜的镀制，厚度为100-200纳米；

步骤三，在氧化铟锡导电膜上涂覆一层100纳米聚酰亚胺光控取向膜，利用偏振紫外光照射进行光照，其光强为20毫瓦/平方厘米，照射10分钟，光控取向膜照射的取向方向为保偏光纤的保偏方向，在两根两根单模保偏光纤上分别标记液晶取向的方向；

步骤四，将两根两根单模保偏光纤的取向膜侧对接，使其取向膜的取向方向相互垂直，间距为4-6微米，注入各向异性的液晶材料；