[发明专利]一种用于光纤水听器阵列的无中继传输系统及方法

说明书

本发明提供了一种用于光纤水听器阵列的无中继传输系统及方法，所述无中继传输系统包括由传输光纤依次连接的光发射机、光放大组件、光纤水听器阵列、远程增益单元以及光接收机，所述光放大组件将所述光发射机发出的信号光进行放大后输送至所述光纤水听器阵列，所述光纤水听器阵列输出的信号光由所述远程增益单元进行放大后，输送至所述光放大组件，再由所述光放大组件放大后输送至所述光接收机。本发明的无中继传输系统及方法综合应用了掺杂介质光放大技术、光纤分布式拉曼放大技术和远程光泵浦放大技术，有效保证光纤水听器阵列对微弱信号的探测能力，大幅延长岸基固定式光纤声呐系统中密集复用光纤水听器阵列的无中继传输距离。

技术领域

本发明涉及水下探测技术领域，尤其涉及一种用于光纤水听器阵列的无中继传输系统及方法。

背景技术

声波是唯一能够在水下进行远距离传播的能量辐射形式，光纤水听器是利用声波对水下目标进行探测、定位和识别的新型传感器，是现代军事中的水下雷达。海底岸基固定式光纤声呐系统作为光纤水听器阵列的主要应用形式之一，是目前最先进的海洋被动式探测系统。近年来，随着舰艇目标降噪技术的不断提升以及对声呐系统探测距离和探测精度要求的不断提高，海底岸基固定式光纤声呐系统的规模不断扩大，基元数上升至几千甚至几万，传输距离也逐步扩展至几百甚至几千公里。

无中继传输是海底岸基固定式光纤声呐系统远距离传输的主要应用形式之一，为近海海底探测提供了解决方案。其中，光纤水听器阵列通常采用时分、波分和空分混合复用的组阵方式，但随着岸基固定式光纤声呐系统朝着大规模、远距离的方向发展，阵列多采用时分和波分混合复用方式，通过单纤对复用64基元、128基元甚至256基元光纤水听器阵列，极大地减少了光缆纤对数，降低了系统复杂度和成本。

但是大规模密集复用的光纤水听器阵列本身固有损耗大，以单纤对复用64基元的光纤水听器阵列为例，其固有损耗通常大于20dB，并且单纤对复用基元数越多，光纤水听器阵列本身的固有损耗越大。当海底岸基固定式光纤声呐系统的光纤传输距离超过百公里时，整个传输系统的光功率损耗将大于60dB。

传统地，基于集中式有源掺饵光纤放大器或分布式光纤拉曼放大器的无中继传输系统无法实现密集复用光纤水听器阵列离岸超过百公里的无中继传输需求。通常为保证光纤水听器阵列对微弱信号到的探测能力，必须对远距离传输的模拟光信号进行有效地放大。因此，需要一种无中继传输系统，既能实现密集复用光纤水听器阵列模拟光信号的有效放大，又能突破传统光放大方法在无中继传输距离上的限制。

发明内容

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的无中继传输系统及方法。具体地，本发明提供能够满足离岸超过百公里的海底岸基固定式光纤声呐无中继传输系统及无中继传输方法。

根据本发明的一方面，本发明提供了一种用于光纤水听器阵列的无中继传输系统，所述无中继传输系统包括由传输光纤依次连接的光发射机、光放大组件、光纤水听器阵列、远程增益单元以及光接收机，所述远程增益单元和所述光纤水听器阵列位于湿端，所述光发射机、所述光接收机和所述光放大组件位于干端；所述光放大组件将所述光发射机发出的信号光进行放大后输送至所述光纤水听器阵列，所述光纤水听器阵列输出的信号光由所述远程增益单元进行放大后，输送至所述光放大组件，再由所述光放大组件放大后输送至所述光接收机；

其中，所述光放大组件包括控制单元、光功率放大器、光前置放大器和随路泵浦单元，所述光功率放大器与所述光发射机的输出端光纤连接，并通过传输光纤与所述光纤水听器阵列连接，用于提高入纤光功率；所述光前置放大器通过传输光纤与所述远程增益单元连接，并与所述光接收机的输入端光纤连接，用于提高所述光接收机的灵敏度；所述随路泵浦单元与所述远程增益单元和所述光前置放大器之间的传输光纤光耦合连接；所述控制单元与所述光功率放大器、所述光前置放大器、所述随路泵浦单元信号连接，用于配置所述光功率放大器、所述光前置放大器、所述随路泵浦单元的增益和/或输出功率；