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多路光纤相干检测信号的波分复用技术研究

王振宝  
【摘要】:波分多路复用(WDM)技术作为有效的复用方案之一,目前已经广泛应用于光纤传感阵列中。本文在深入研究了现有的光纤水听器波分复用技术的基础上,利用波分复用/解复用器实现了干涉型光纤水听器波分复用系统。系统结构及理论均可应用于更多波长的波分复用系统,并且易于与空分、时分等其它复用方案相结合,满足更大规模光纤水听器阵列的应用要求。 在实际系统中,基元数将达到256~1024,要求采用多重的波分与时分复用,各基元信号的串扰、能量损耗以及较大功率光能量传输时产生的光纤非线性都是必须认真解决的问题。从实际应用要求出发,对光纤水听器波分复用系统中使用的器件性能要求作了全面的研究,给出了实验系统中所使用的一些相关器件的测试结果。对光纤中存在的SBS效应、FWM效应、SPM效应等非线性效应进行了理论研究,分析了它们给系统带来的影响,并提出了相应的抑制措施。 本文针对不同方案的光纤水听器波分复用系统的串扰进行了详细的理论分析。通过分析串扰对系统性能的影响,提出解波分复用器的隔离度要求。波分解复用器隔离度为40dB时,我们所采用的系统方案串扰水平在-70dB左右。 对搭建的波分复用系统进行了测试,结果表明我们所设计的系统具有较好的性能。该系统能够对水声信号进行准确检测;系统相位分辨率达到10~(-5)rad/(Hz)~(1/2);因为选用的解波分复用器具有较高的通道隔离度,系统各通道间的串扰低于探测电路和采集卡噪声。测试结果与理论分析具有较好的一致性。 本文的研究结果对于今后光纤水听器大阵列应用具有一定的理论及现实指导意义。


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