一種復合腔光纖光柵激光水聽器制造技術

本實用新型專利技術屬于光纖激光水聽器領域，具體涉及一種應用于水下生態探測、水下軍事應用、水下保密監聽、水文監測反饋型光強傳感器。本實用新型專利技術包括泵浦光源、光隔離器、光電轉換及解調上位機、波分復用器、復合腔光纖光柵激光器、相位調制器、光纖反饋式探測頭，相位調制器直接加載調制信號于復合腔光纖光柵激光器后端延伸的光纖上，與水聲信號一起作為復合腔光纖光柵激光器反饋信號，通過相位載波解調算法檢測激光器輸出光強變化以獲得水聲信號。本實用新型專利技術由于不涉及任何傳統干涉儀結構，直接使用相位載波解調方式進行信號監測，系統的結構簡單，容錯性、適應性提高；制作工藝簡單；減小了傳感器的體積，測量方便，降低了成本。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

一種復合腔光纖光柵激光水聽器
本技術屬于光纖激光水聽器領域，具體涉及一種應用于水下生態探測、水下軍事應用、水下保密監聽、水文監測反饋型復合腔光纖光柵激光水聽器。
技術介紹
早在1985年，ff.Tietjen提出了光柵水聽器。但直到近些年，隨著光纖光柵技術的發展成熟，光纖光柵傳感技術逐漸成為光纖傳感領域的熱點，光纖光柵水聽器作為一種新的光纖水聽器出現。很多光纖水聽器是基于光纖激光器的有源水聽器，通常用相位載波(PGC)解調方法實現信號的解調。相位生成載波解調方案屬于一種無源零差解調技術。是光纖水聽器信號檢測的常用方案之一。其基本原理是人為引入一個快速周期變化的相位差，使系統的“相位工作點”被調制，在一個很大的范圍內快速變化，最終使系統有一個平均穩定的相位靈敏度，從而解決相位衰落問題，實現信號的穩定檢測。它原理簡單，可以通過較簡單的處理電路加以實現，同時具有動態范圍大、線性度好等優點。傳統相位生成載波解調方案中調制信號的加入需要搭建干涉儀結構，在參考臂上進行調制信號加入，通過干涉與信號臂測量信號疊加才能進行解調運算。是一種傳統干涉儀結構用于傳感探測的典型應用方式，廣泛適用于光纖傳感領域。由于應用該方式需要在傳感光路中加入干涉儀結構，造成系統略顯臃腫復雜。
技術實現思路
本技術主要目的在于提供一種結構簡單、成本低、靈敏度高的光柵光纖水聲傳感器。本技術的目的是這樣實現的:本技術包括包括泵浦光源、光隔離器、光電轉換及解調上位機、波分復用器、復合腔光纖光柵激光器、相位調制器、光纖反饋式探測頭，相位調制器直接連接在復合腔光纖光柵激光器后端延伸的光纖上用于加載調制信號，與水聲信號一起作為復合腔光纖光柵激光器反饋信號，通過相位載波解調算法檢測激光器輸出光強變化以獲得水聲信號。本技術具有以下有益效果:本技術提供的一種相位載波解調的純光強型水聲傳感器，由于該傳感器不涉及任何傳統干涉儀結構，直接使用相位載波解調方式進行信號監測，系統的結構簡單，容錯性、適應性提高；制作工藝簡單，工藝要求相較同性能指標水聽器系統非常簡單；同時還減小了傳感器的體積，測量方便，降低了成本。附圖說明圖1是本技術中應用復合腔光纖光柵激光器結構示意圖；圖2是本技術基于PGC解調復合腔光纖光柵激光水聽器結構示意圖。具體實施方式為使本技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體的實施例，并參照附圖，對本技術進行詳細的說明。圖1為本技術使用的復合腔光纖光柵激光器結構不意圖(圖中:01:FBG結構光纖光柵I 02:FBG結構光纖光柵II 03:摻鉺光纖段04:FBG結構光纖光柵III)。如其所不:FBG I和FBG II是兩段光纖光柵。FBG III是另一段光纖光柵，FBGIII與光纖光柵對中間是摻鉺光纖，FBG 1、FBG I1、FBG III和摻鉺光纖組成了復合腔光纖光柵激光器。圖2為本技術基于PGC解調復合腔光纖激光水聽器結構示意圖。(圖中:01:激光泵浦02:光電信號轉換器03:上位機(計算機、DSP等)04:光隔離器05:波分復用器06:復合腔光纖光柵激光器07:相位調制器08:延長光纖09:傳感頭)如其所示:泵浦光源經波分復用器與復合腔光纖激光器前端光纖熔接，激光器后端直接與相位調制器輸入端光纖熔接，經一段延遲線后到達傳感頭，由傳感頭接收到的水聲信號和相位調制器加載信號共同構成激光器反饋影響激光器輸出光強。在進行水聲信號傳感時，只需將傳感頭部分浸入水中即可。本技術對水聲信號實現傳感的過程是:泵浦光源將980nm波長激光經波分復用器泵入復合腔光纖光柵激光器，使其工作，出射1550nm波長激光。激光器后端直接與相位調制器相連加 入調制信號，經一段延遲線后再與傳感頭相連，由傳感頭接收到的水聲信號和相位調制器加載信號共同構成激光器反饋，影響激光器輸出光強。出射激光經波分復用器進入光隔離器濾除泵浦激光后進行光電信號轉換，傳入上位機進行PGC解調運算，得到水聲信號。本技術實現對水聲信號的傳感原理是:當外界信號作用于復合腔激光器的外腔上時，外腔的長度L’會在應變作用下發生改變，應變引入的光彈效應也會改變其有效折射率IWf，導致△ (t)的改變，進而改變τ，致使激光器輸出光強發生變化，通過檢測激光器輸出的變化，就可以檢測到相應的外界信號。復合腔光纖光柵激光器速率方程為:權利要求1.一種復合腔光纖光柵激光水聽器，包括泵浦光源、光隔離器、光電轉換及解調上位機、波分復用器、復合腔光纖光柵激光器、相位調制器、光纖反饋式探測頭，其特征在于:相位調制器直接連接在復合腔光纖光柵激光器后端延伸的光纖上用于加載調制信號，與水聲信號一起作為復合腔光纖光柵激光器反饋信號，通過相位載波解調算法檢測激光器輸出光強變化以獲得水聲信號。專利摘要本技術屬于光纖激光水聽器領域，具體涉及一種應用于水下生態探測、水下軍事應用、水下保密監聽、水文監測反饋型光強傳感器。本技術包括泵浦光源、光隔離器、光電轉換及解調上位機、波分復用器、復合腔光纖光柵激光器、相位調制器、光纖反饋式探測頭，相位調制器直接加載調制信號于復合腔光纖光柵激光器后端延伸的光纖上，與水聲信號一起作為復合腔光纖光柵激光器反饋信號，通過相位載波解調算法檢測激光器輸出光強變化以獲得水聲信號。本技術由于不涉及任何傳統干涉儀結構，直接使用相位載波解調方式進行信號監測，系統的結構簡單，容錯性、適應性提高；制作工藝簡單；減小了傳感器的體積，測量方便，降低了成本。文檔編號G01H9/00GK202974421SQ20122059228公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月12日 優先權日2012年11月12日專利技術者張建中, 于振欣, 房碩, 郝倩倩, 李興亮, 柴全, 葛玉斌, 孫偉民 申請人:哈爾濱工程大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復合腔光纖光柵激光水聽器，包括泵浦光源、光隔離器、光電轉換及解調上位機、波分復用器、復合腔光纖光柵激光器、相位調制器、光纖反饋式探測頭，其特征在于：相位調制器直接連接在復合腔光纖光柵激光器后端延伸的光纖上用于加載調制信號，與水聲信號一起作為復合腔光纖光柵激光器反饋信號，通過相位載波解調算法檢測激光器輸出光強變化以獲得水聲信號。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張建中，于振欣，房碩，郝倩倩，李興亮，柴全，葛玉斌，孫偉民，
申請(專利權)人：哈爾濱工程大學，
類型：實用新型
國別省市：