摘要：光功率冗余不足及相位噪声增加是制约光纤水听器传输距离及探测性能的关键因素。基于光纤水听器全光模拟传输系统,建立远程放大相位噪声模型,设计大有效面积低损耗光纤组合传输链路,在100 km传输4波分×8时分复用系统中,远程放大引入的相位噪声仅为-98.1 dB@1 kHz(1 kHz为频率),优于常规单模光纤4.3 dB,模型的有效性得到了验证。将模型应用于150 km传输系统,对远程增益单元位置进行优化,获得了-93.2 dB@1 kHz的远程放大噪声性能。所提噪声模型及优化方法可应用于不带电中继的光纤水听器系统设计及研制中,对增大全光传输距离及提升远程探测性能具有重要意义。

摘要：在采用密集波分复用(DWDM)与时分复用(TDM)结构的光纤水听器(OFH)远程传输系统中,非线性波长串扰是制约其传输距离和探测性能的关键因素之一。理论及仿真研究了多波长高峰值功率注入条件下,远程光纤中受激拉曼散射(SRS)导致的波长功率转移及非线性串扰问题,并提出一种基于波长错峰发射的串扰抑制结构。16DWDM×8TDM的OFH远程传输对比实验结果表明,经错峰后的100 km传输系统中,各波长光功率不均衡性相比未错峰前降低9.7 dB;受串扰影响最大的波长1和波长16对应OFH通道的相位噪声分别下降20.0 dB和10.5 dB,达到-97.0 dB和-96.5 dB的低噪声水平,由此验证了错峰光发射结构的有效性。该研究可为光纤水听器远程传输系统的光发射及链路设计提供重要参考。

摘要：声压相移灵敏度是光纤水听器的重要指标之一,提高灵敏度是光纤水听器设计的基本原则。应用正交设计方法对光纤水听器声压灵敏度指标进行优化设计,提出了一种带空气腔芯轴型光纤水听器的三维声压相移灵敏度理论模型,对其灵敏度特性进行了研究。根据提出的结构,制作了探头。通过试验测试,理论模型符合实际测试结果,并且通过极差分析方法得到各种因素对于光纤水听器灵敏度的影响程度,进而得到了优化设计方案。

摘要：在光纤水听器时分复用系统中,需要设计高增益,大带宽的信号检测电路。为了减小系统的噪声同时抑制通道间串扰,必须选择合适的电路带宽。本文分析了待检测信号带宽与脉冲形状的关系,以及电路串扰率与电路带宽、脉冲宽度、通道间延时的关系,给出了电路串扰率的解析表达式,得到了电路串扰带来的解调信号误差的表达式,分析表明电路串扰导致的解调信号误差的幅度与电路串扰率成正比,与前一通道施加的声信号的幅度的贝塞尔函数成正比,最后给出了与理论分析相符的实验结果。

摘要：报道了声低通滤波光纤水听器的抗混叠实验结果。声低通滤波光纤水听器是为解决高频混叠问题而提出的一种新型光纤水听器。理论分析和实验研究已经表明,该类光纤水听器的声压灵敏度频响具有较好的低通滤波特性,对高频声信号有很强的抑制作用。通过设计对比实验.研究了高频干扰对普通光纤水听器系统信号解调的影响,以及声低通滤波光纤水听器的抗混叠性能。结果表明,当强高频干扰使得普通光纤水听器系统无法进行正确的信号解调时,声低通滤波光纤水听器的信号解调系统仍然能够正常工作,解调得到的声信号与没有干扰时的结果一致性非常好,相关系数在0.99以上。

摘要：信号混叠是制约基于相位载波调制-解调的光纤水听器系统走向应用的一个关键问题。对信号混叠产生的机理进行了详细的理论分析和仿真,结果表明,提高光源调制频率和降低探头灵敏度都无法有效解决光纤水听器实际应用中遇到的高频干扰引起的混叠问题。基于声学滤波器原理,提出了一种新颖的声低通滤波解决方案。设计并加工制作了一种简单的声低通滤波光纤水听器,在驻波罐中对其声压灵敏度频响进行了测量。实验结果表明,该光纤水听器在测量频带上具有较好的声低通滤波特性,低频声压灵敏度约为-140 dB(0 dB=1 rad/μPa),高频衰减大于20 dB,对高频干扰有较强的抑制能力。该方案十分简单经济,能从根本上有效地解决相位载波调制-解调中的信号混叠问题。

摘要：光纤水听器的探头技术是光纤水听器系统的基础。本文给出了国内外光纤水听器探头设计的一些典型方案,并对它们进行对比分析,就光纤水听器探头技术的几个重要参数指标进行了评价。

摘要：由于湿端极简化,光纤光栅水听器系统中普遍存在的偏振诱导信号衰落和随机相位衰落等关键问题仅能采用复合型调制解调手段解决;光纤光栅的双向反射特性会引起传感通道间信号串扰增加等新问题。报道了一种光纤光栅水听器阵列,水下仅采用80个光纤光栅构成64基元水听器阵列。采用相位生成载波与偏振切换调制解调方案,系统本底相位噪声达到■,等效噪声压为36 dB@1 kHz。系统采用低反射率光纤光栅,结合8空分×2波分×8时分复用结构设计,系统的时分、空分和波分通道串扰均稳定在-40 dB以下。该研究为光纤光栅水听器的工程实用化提供了重要的实践探索。

摘要：构建了短程传输链路的瑞利寄生干涉模型,利用干涉可见度的参数特性,得出系统背向瑞利散射噪声与询问脉冲宽度、传输链路光纤长度、瑞利散射率等参数的关系。理论与实验结果均表明:短程传输状态下瑞利散射并不会随着传输光纤长度的增加和瑞利散射率的提高而线性增强,而是呈现出不连续特征。短程传输状态下的瑞利散射还与问询系统的调制解调参数密切相关,随着调制解调参数的变化而动态变化。该研究结果定量揭示了短程传输链路状态下光纤水听器阵列的性能随瑞利散射的恶化情况,为短程传输状态下的系统优化设计提供关键支撑。

摘要：研制了一种直径为13mm的空气腔推挽式双臂对称补偿结构的光纤水听器,介绍了该光纤水听器的工作原理,优化设计了光纤水听器结构。在小直径情况下,保证了较高的声压灵敏度,同时获得了较低的加速度灵敏度。实验测得在80～2500Hz频段内,该光纤水听器的平均声压灵敏度为-142.5dB,灵敏度的起伏小于±0.8dB,加速度灵敏度小于-20dB。实验结果表明,研制的空气腔推挽式双臂对称补偿结构的光纤水听器,能很好地满足拖曳细线阵的使用要求。