[发明专利]一种光纤激光水听器光路结构及信号解调方法

说明书

本发明公开了一种光纤激光水听器光路结构及信号解调方法。其中，该结构包括泵浦激光器、波分复用器、光纤激光水听器、隔离器、非平衡迈克尔逊干涉仪、光电探测器、模数转换器和数字调制解调模块；其中，非平衡迈克尔逊干涉仪将携带有外界声信号的光信号进行载波调制得到携带有外界声信号的干涉光信号，光电探测器将携带有外界声信号的干涉光信号转换为携带有外界声信号的模拟电信号，并将模拟电信号传输给模数转换器，模数转换器将模拟电信号转换成数字电信号并将数字电信号输入至数字调制解调模块进行信号解调，得到外界声信号对应的信息。本发明使得制作工艺简单，抗噪能力强，实时性好，便于光纤激光水听器的大规模复用。

技术领域

本发明涉及光纤水听器领域，具体涉及一种光纤激光水听器光路结构及信号解调方法。

背景技术

光纤激光水听器既具有光栅传感器波长编码、抗干扰能力强、探头尺寸小、易于波分复用的优点，又具有相位干涉型传感器灵敏度极高的优点，因此引起国内外科学家的密切关注。在军用方面，光纤激光水听器可以成为一种新型水听器，用于舰艇监测等；经稍加改装后，光纤激光水听器可以应用于民用，如油田勘探、海洋河流资源开发和地震监测环境噪声评估。光纤激光器水听器对环境微扰的高响应度等诸多优点满足光纤声波探测的发展趋势，从而备受声波探测领域的关注，有望成为新一代高灵敏度的光纤传感器件。

光纤激光器水听器是以刻在光纤上的激光器谐振腔作为传感单元，声压信号作用在光纤激光器谐振腔上，使得谐振腔长度和介质折射率发生变化，从而使得激光器输出激光波长发生变化，通过测量激光波长的变化可获得作用在光纤激光器谐振腔上的声压信号。在众多测量光波长的方法中，由于干涉法测量精度最高，最适合声信号作用在光纤激光器水听器谐振腔上导致的极微小波长变化的测量。目前，干涉法测量波长变化常用的结构是非平衡马赫-曾德干涉仪，但此干涉仪具有一定的局限性：非平衡马赫-曾德干涉仪需要两个耦合器，对于小型化光纤激光水听器工艺设计带来了挑战；非平衡马赫-曾德干涉仪结构不带有法拉第旋转镜，无法有效消除光信号的偏振衰落。

干涉法测量波长变化的干涉仪将波长变化转变成光强信号，并通过光电探测器转变成电信号，最后采用信号处理算法得到波长变化，最终得到作用在光纤激光水听器的声信号大小。目前，采用信号处理算法有模拟电路形式、模拟电路和数字电路相结合形式、数字电路DSP形式等。这些信号处理算法同样具有一定的局限性：模拟电路形式一致性较差，抗干扰能力差，信号延迟时间不易控制；模拟电路和数字电路相结合形式在采用模拟电路产生倍频信号时，容易出现基频信号，采用模拟电路不容易滤除，并影响最后解调结果；数字电路DSP形式中DSP受硬件结构条件限制，串行运算，实时性较差，不利于光纤激光水听器的大规模复用。

发明内容

本发明解决的技术问题是：相比于现有技术，提供了一种光纤激光水听器光路结构及信号解调方法，使得制作工艺简单，便于工程实用化；同时抗噪能力强，实时性好，便于光纤激光水听器的大规模复用。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一方面，本发明提供了一种光纤激光水听器光路结构，包括：泵浦激光器、波分复用器、光纤激光水听器、隔离器、非平衡迈克尔逊干涉仪、光电探测器、模数转换器和数字调制解调模块；其中，泵浦激光器输出的连续光通过尾纤进入波分复用器的输入端，经波分复用器的公共端进入光纤激光水听器；外界声波信号对光纤激光水听器进行波长调制，使得光纤激光水听器反射的光信号携带有外界声信号，并进入波分复用器，经波分复用器的输出端进入隔离器的一端，由隔离器的另一端进入非平衡迈克尔逊干涉仪，非平衡迈克尔逊干涉仪将携带有外界声信号的光信号进行载波调制得到携带有外界声信号的干涉光信号，并将携带有外界声信号的干涉光信号输入至光电探测器，光电探测器将携带有外界声信号的干涉光信号转换为携带有外界声信号的模拟电信号，并将模拟电信号传输给模数转换器，模数转换器将模拟电信号转换成数字电信号并将数字电信号输入至数字调制解调模块进行信号解调，得到外界声信号对应的信息。