[发明专利]一种调制解调器及光纤激光水听器

说明书

本发明涉及一种调制解调器及光纤激光水听器，属于光纤传感领域技术领域。所述调制解调装置包括调制系统和解调系统，所述调制系统包括耦合器6、第一声光调制器5、光纤环4、第一法拉第旋转镜3、第二声光调制器22、第二法拉第旋转镜23及光电探测器8；本发明避免了光纤激光水听器在接收大能量水声信号时出现饱和现象，提高了水听器的应用范围，且调制产生的干涉信号数学形式简洁，有利于后续水声信号处理。

技术领域

本发明涉及一种调制解调器及光纤激光水听器，属于光纤传感领域技术领域。

背景技术

光纤激光水听器作为一种新型水听器，由于其直径细、灵敏度高、抗电磁干扰等优点，受到了水听器领域的广泛关注。光纤激光水听器利用有源光栅作为敏感单元，当声波作用水听器上时，有源光栅的反射波长产生正比于声压大小的移动，只要通过检测波长的变化量就可以反应出外界声压的信号特征，所以波长解调技术直接影响水声信号的检测质量和精度。

目前光纤激光水听器最常用的波长检测方法是干涉测量法，即利用非平衡光纤干涉仪将有源光纤光栅反射波长的位移转换为干涉相位的变化，再通过光电探测器得到含有相位变化信息的干涉强度输出。比如常见的相位载波法(PGC)，如图1所示，光纤激光水听器返回的激光经过980/1550nmWDM进入1550nm隔离器后再进入2×2耦合器与反射镜构成的非平衡迈克尔逊干涉仪，通过PZT(压电陶瓷)对短臂信号的调制产生单频ω₀的调制信号，调制后的信号在2×2耦合器干涉后通过光电探测器进入数字解调系统，经过运算后得到水声信息。

然而，由于PZT的自身特性致使调制频率ω₀较低，根据PGC解调的原理，解调信号的输出动态范围与调制频率ω₀的大小直接相关，当水听器灵敏度较高时，采用目前的PZT调制方式难以获得较大的输出动态范围，当信号较大时很容易产生饱和现象，影响了光纤激光水听器的应用场合，同时图1所示的解调方案会产生较大的二次谐波，不利于后续信号的处理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种调制解调器及光纤激光水听器，避免了光纤激光水听器在接收大能量水声信号时出现饱和现象，提高了水听器的应用范围，且调制产生的干涉信号数学形式简洁，有利于后续水声信号处理。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种调制解调装置，包括调制系统和解调系统，所述调制系统包括：

耦合器6、第一声光调制器5、光纤环4、第一法拉第旋转镜3、第二声光调制器22、第二法拉第旋转镜23及光电探测器8；

波长为λ的激光经过所述耦合器6分光为两路频率为f的光，一路所述频率为f的光经过所述第一声光调制器5调制成频率为f+f1的光，所述频率为f+f1的光经所述光纤环4后再通过所述第一法拉第旋转镜3按原光路返回得到频率为f+2f1的光，另一路所述频率为f的光经过所述第二声光调制器22调制成频率为f+f₂的光，所述频率为f+f2的光通过所述第二法拉第旋转镜23按原光路返回得到频率为f+2f2的光，返回的两路光进入所述耦合器6在所述耦合器6处进行干涉，干涉后的光信号进入所述光电探测器8进行光电转换后得到电信号，所述电信号进入所述解调系统进行解调运算。

在一可选实施例中，所述解调系统包括第一乘法器9、第一低通滤波器10、第一微分器11、第二乘法器19、第三乘法器12、第二低通滤波器18、第二微分器17和第四乘法器16、减法器13、积分器14和高通滤波器15；

所述电信号分成两路分别进入所述第一乘法器9和所述第二乘法器19；

其中一路所述电信号和频率为4*f0的信号在所述第一乘法器9中混频后通过所述第一低通滤波器10滤除高频信号，从所述第一低通滤波器10输出的信号分成两路，一路经过所述第一微分器11后进入所述第三乘法器12，另一路直接进入所述第四乘法器16；