[发明专利]一种大动态范围的外差干涉式光纤水听器系统

权利要求书

1.一种大动态范围的外差干涉式光纤水听器系统，其特征在于：包括窄线宽激光器(1)、第一耦合器(3)、第一声光调制器(4)、第二声光调制器(5)、第一光纤延时环(6)、声光调制器驱动(7)、第二耦合器(8)、第一环形器(9)、第二环形器(10)、第一光电探测器(11)、第二光电探测器(12)、参考探头(13)、传感探头(14)以及信号解调模块(15)；

窄线宽激光器(1)输出的连续光经过第一耦合器(3)分为两束光，两束光分别进入第一声光调制器(4)与第二声光调制器(5)，两束光被第一声光调制器(4)与第二声光调制器(5)调制成频率不同的两束脉冲光；第一声光调制器(4)输出的脉冲光经过第一光纤延时环(6)进行延时后输入到第二耦合器(8)，第二声光调制器(5)输出的脉冲光直接输入到第二耦合器(8)；第二耦合器(8)将两束输入脉冲光进行耦合后再分为两束，第二耦合器(8)输出其中一束脉冲光经过第一环形器(9)后进入参考探头(13)，参考探头(13)将脉冲光反射后作为参考光信号输出，参考光信号经过第一环形器(9)后进入第一光电探测器(11)，第一光电探测器(11)对参考光信号进行光电转换，第一光电探测器(11)输出电信号给信号解调模块(15)；第二耦合器(8)输出的另一束脉冲光经过第二环形器(10)后进入到传感探头(14)，传感探头(14)将脉冲光反射后作为传感光信号输出，传感光信号经过第二环形器(10)后进入第二光电探测器(12)，第二光电探测器(12)对传感光信号进行光电转换，第二光电探测器(12)输出电信号给信号解调模块(15)，信号解调模块(15)根据接收到的两路电信号解调出水声信号；

所述大动态范围的外差干涉式光纤水听器系统的动态范围为D，D取第一动态范围上限D_1max和第二动态范围上限D_2max的最小值；

其中

式中，Δf为外差信号脉冲序列的拍频，f_s为声信号的频率，f_sam为外差干涉式光纤水听器系统的有效采样率；

所述第一声光调制器(4)和第二声光调制器(5)输出的脉冲光的脉冲宽度均为τ，τ的取值范围为：

其中，Δf为外差信号脉冲序列的拍频；

所述所述第一声光调制器(4)和第二声光调制器(5)输出的脉冲光的周期均为t，t的取值范围为：

t≥3T

式中

其中，f_sam为外差干涉式光纤水听器系统的有效采样率，T为脉冲序列的脉冲间隔，2L为第一光纤延时环(6)的光纤长度，n是光纤折射率，c是光速；所述T的取值范围为：

T≥τ。

2.根据权利要求1所述的一种大动态范围的外差干涉式光纤水听器系统，其特征在于：脉冲光经过所述第一光纤延时环(6)的延时时间大于等于脉冲光的脉宽。

3.根据权利要求1所述的一种大动态范围的外差干涉式光纤水听器系统，其特征在于：参考探头(13)包括第三耦合器(131)、第一法拉第旋转镜(132)、第二法拉第旋转镜(133)与第二光纤延时环(134)；

进入参考探头(13)的脉冲光经过第三耦合器(131)后分成两路，一路脉冲光经过第一法拉第旋转镜(132)反射后输出到第三耦合器(131)；另一路脉冲光经过第二光纤延时环(134)进行延时，延时后的脉冲光通过第二法拉第旋转镜(133)进行反射，反射后的脉冲光经过第二光纤延时环(134)延时后输出到第三耦合器(131)；第三耦合器(131)将收到的两路反射信号进行耦合，输出参考光信号到第一环形器(9)。

4.根据权利要求3所述的一种大动态范围的外差干涉式光纤水听器系统，其特征在于：第三耦合器(131)处耦合的两路反射信号的光程差与脉冲光经过第一光纤延时环(6)的光程相同。