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基于反馈效应的光纤激光水听器

郝倩倩  
【摘要】:随着光纤技术的发展,光纤光栅、掺铒光纤在技术上有了很大的提高,光纤激光器性能也变得更稳定,并且在测量温度、压力、声音等传感器领域有了更广泛的应用,用于水下声音信号的测量领域的光纤激光水听器有了很大的发展。光纤激光器采用光纤光栅和掺杂光纤组合而成,分为分布反馈式(DFB)和分布布拉格反射式(DBR)光纤激光器,光纤激光水听器的传感单元为DFB或DBR光纤激光器,水下声波作用于传感单元,对光纤激光器产生调制,使激光器的输出光强与光谱发生变化,采用强度解调和波长相位解调,传感单元和解调方法的研究对于光纤激光水听器的应用和发展很有必要。 本文围绕基于反馈效应的光纤激光水听器展开研究,首先对光纤激光水听器的发展和背景作了详细的介绍,对分布布拉格反射式光纤激光器进行了理论和实际实验分析,并分别将相干反馈和非相干反馈效应加入光纤激光器中,分析了基于反馈效应的光纤激光器的基本特性并实验测试其输出特性,通过求最大李雅普诺夫指数的方法判定激光器系统的稳定性,分别对不同的反馈情况进行了分析,确定了激光器的稳定状态,并且进行了反馈效应系统测试。 通过理论研究和测试,实际搭建基于反馈效应的光纤激光水听器系统,基于反馈效应的传感单元通过在激光器后端加入普通单模光纤,并且将单模光纤有规律紧密的缠绕在弹性较好的硅胶柱体上实现,此传感单元的设计使激光器本身与传感单元分离,激光器本身不为传感单元,有效的实现了制作成本的降低,传感单元的简化,使用寿命的延长等,将传感单元放入水下进行声信号的测量,整个系统由传感单元、光纤激光器、探测部分、信号采集和处理部分、实时显示部分组成。分别在不同的反馈效应情况下测量了不同情况的水下声信号,并通过强度信号解调和相位载波两种方法对信号进行了解调,实现了基于反馈效应的光纤激光水听器。


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