[发明专利]基于微纳光纤全光相位调制器的光纤水听器系统

摘要

本发明涉及一种光纤传感技术，尤其是一种基于微纳光纤全光相位调制生成载波方法的光纤水听器系统。本发明基于微纳光纤全光相位调制生成载波方法的光纤水听器系统在干涉仪部分无电全光纤，在系统光源部分不再进行频率调制得以保证低相位噪声，而是采用一个强度调制光信号，通过波分复用器，经由连接光探测器的上行光纤，远程给干涉仪内的微纳光纤全光相位调制器施加信号，实现外调制。本发明一方面在干涉仪端不包含电子元件，保持水下探头的无电全光优势，另一方面采用了准平衡干涉仪结构，避免非平衡干涉结构引入的环境噪声，并消除了光源调制导致的相位噪声，改善了光纤水听器系统的整体传感能力。

主权项

一种基于微纳光纤全光相位调制器的光纤水听器系统，其特征在于：由信号光源(1)、光纤隔离器(2)、光纤耦合器(3)、水声传感单元(4)、一号法拉第旋镜(5)、微纳光纤全光相位调制器(6)、二号法拉第旋镜(7)、980/1550nm波分复用器(8)、980nm泵浦激光器(9)、980nm泵浦激光器泵浦驱动源(10)、光电探测器(11)、信号发生器(12)、信号采集卡(13)、数字信号处理计算机(14)组成，一号法拉第旋镜(5)、水声传感单元(4)组成的臂Ⅰ、二号法拉第旋镜(7)、微纳光纤全光相位调制器(6)组成的臂Ⅱ和光纤耦合器(3)组成准平衡Michelson型光纤干涉仪；信号光源(1)经光纤隔离器(2)与光纤耦合器(3)的一号输入端口(31)相连，将信号光源(1)发出的1550nm信号光注入准平衡Michelson型干涉仪，信号光在准平衡Michelson型干涉仪中被光纤耦合器(3)分成两路：一路光从光纤耦合器(3)的三号端口(33)输出经过水声传感单元(4)，到达一号法拉第旋镜(5)，被一号法拉第旋镜(5)反射后，反射光再次经过水声传感单元(4)返回光纤耦合器(3)；另一路光从光纤耦合器(3)的四号端口(34)输出经过微纳光纤全光相位调制器(6)，到达二号法拉第旋镜(7)，被二号法拉第旋镜(7)反射后，反射光再次经过微纳光纤全光相位调制器(6)，返回光纤耦合器(3)；两路返回光在光纤耦合器(3)处汇合，并从光纤耦合器的二号端口(32)输出，经过980/1550nm波分复用器(8)后到达光电探测器(11)，在光电探测器(11)内进行光电信号转换，再通过信号采集卡(13)进行模数转换，最后将数字信号输入到数字信号处理计算机(14)，在数字信号处理计算机(14)内进行PGC处理；信号发生器(12)的一路信号输出端口通过一个一分二转接器同时与980nm泵浦激光器的泵浦驱动源(10)和信号采集卡(13)相连，一方面用于输出信号控制980nm泵浦激光器的泵浦驱动源(10)实现对驱动源的不同调制信号控制，另一方面用于与光电探测器(11)探测到的返回光信号的同步时延测量以及数字信号处理计算机(14)内的PGC处理同步；980nm泵浦激光器泵浦驱动源(10)与980nm泵浦激光器(9)相连，用于实现对980nm泵浦激光器(9)输出980nm泵浦激光的强度调制，980nm泵浦激光器(9)输出的经强度调制的980nm泵浦激光经980/1550nm波分复用器(8)后注入准平衡Michelson型光纤干涉仪中的微纳光纤全光相位调制器(6)，实现基于光热效应的微纳光纤相位调制，进而实现准平衡Michelson型光纤干涉仪内的用于PGC数字信号处理的全光相位生成。