申请/专利权人：上海传输线研究所(中国电子科技集团公司第二十三研究所)

申请日：2022-01-07

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN114414032B

主分类号：G01H9/00

分类号：G01H9/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2022.05.20#实质审查的生效;2022.04.29#公开

摘要：本发明涉及光纤水听器技术领域，提供一种光纤水听器移频正交解调系统及方法，包括激光脉冲产生装置、移频与延时装置、光纤水听器阵列、解调装置；采用移频与延时装置产生一个具有固定光频差的激光脉冲对，光纤水听器单元基于2×3耦合器构建，具有两条干涉臂和一条参考臂，配合光纤水听器单元的两条干涉臂之间的特定程差，利用光频差和程差形成正交信号，正交信号的相位差误差通过定标计算得到修正；本发明硬件资源消耗小，只需单路光电转换和信号采集资源，主要依靠简单的数学乘加运算便可实现相位解调；通过干涉脉冲和参考脉冲的比例关系，可以消除光功率波动带来的解调误差，有效提升光纤水听器实际使用性能。

主权项：1.一种光纤水听器移频正交解调系统，其特征在于，包括：激光脉冲产生装置、移频与延时装置、光纤水听器阵列、解调装置；所述激光脉冲产生装置接收所述解调装置提供的触发脉冲信号，用于输出固定周期、固定脉宽的激光脉冲；所述移频与延时装置通过光纤与所述激光脉冲产生装置相连接，将所述激光脉冲产生装置输出的所述激光脉冲分成两束并分别进行移频、延时处理，再重新合束为一束，形成一个具有固定光频差、固定时延的激光脉冲对；所述光纤水听器阵列通过光纤与所述移频与延时装置相连接，所述光纤水听器阵列中的每个光纤水听器单元都将所述激光脉冲对转换成一个干涉脉冲对，以及一个处于不干涉状态的参考脉冲对；所述解调装置通过光纤与所述光纤水听器阵列相连接，产生触发脉冲信号输出至所述激光脉冲产生装置，对所述光纤水听器阵列的输出光脉冲序列进行光电转换、数字采集和相位解调处理，并通过干涉脉冲和参考脉冲的比例关系消除光功率波动带来的解调误差；所述移频与延时装置包括第一1×2耦合器、第二1×2耦合器、光纤声光移频器、光纤延时线圈；所述第一1×2耦合器的第一端口即为所述移频与延时装置的输入端口，所述第一1×2耦合器的第二端口经过所述光纤声光移频器连接至所述第二1×2耦合器的第二端口，所述第一1×2耦合器的第三端口经过光纤延时线圈连接至所述第二1×2耦合器的第三端口，所述第二1×2耦合器的第一端口即为所述移频与延时装置的输出端口；所述激光脉冲经过所述第一1×2耦合器被分为两束，一束被光纤声光移频器移频Δv，另一束被光纤延时线圈延时τ，且满足τtp；然后经过所述第二1×2耦合器重新合束为一束，形成一个光频差为Δv、时延为τ的激光脉冲对P1、P2；由于τtp，因此激光脉冲对中的两个脉冲P1、P2在时间上不会发生重叠；所述光纤水听器单元包括2×3耦合器、第一光纤敏感线圈、第二光纤敏感线圈、第一法拉第旋镜、第二法拉第旋镜、第三法拉第旋镜；所述2×3耦合器的第一端口经过第一光纤敏感线圈连接至第一法拉第旋镜，形成所述光纤水听器单元的干涉臂；所述2×3耦合器的第二端口经过第二光纤敏感线圈连接至第二法拉第旋镜，形成所述光纤水听器单元的另一干涉臂；所述2×3耦合器的第三端口连接至第三法拉第旋镜，形成所述光纤水听器单元的参考臂；所述2×3耦合器的第四端口与所述2×3耦合器的第五端口中的任意一者作为所述光纤水听器单元的输入端口，另一者则作为所述光纤水听器单元的输出端口；所述第一光纤敏感线圈长度为l1，所述第二光纤敏感线圈长度为l2，且满足l1略大于l2，l2＝c·τ，c·τl1c·3τ-tp2n，其中c是真空中的光速，n是光纤纤芯的折射率；激光脉冲对进入光纤水听器单元后，输出一个干涉脉冲对P1i、P2i，以及一个处于不干涉状态的参考脉冲对P1r、P2r；其中P1i、P2i之间具有固定的相位差且k为任意整数；由于l2＝c·τ及τtp，可保证参考脉冲P2r与干涉脉冲P1i在时间上不会发生重叠；由于c•τl1c•3τ-tp2n及τtp，可保证干涉脉冲对P1i、P2i在时间上不会发生重叠。

全文数据：

权利要求：

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