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基于光纤水听器阵列的高速时分复用系统研究

祝贞凤  
【摘要】:时分复用技术,是解决光纤水听器大规模阵列信号传输最为基本、有效的复用方案之一。在时分复用系统中,光能量的急剧衰减和信号串扰是系统应用中必须解决的关键问题。 为满足光纤水听器探测的需要,一般光源光功率都将达到数百mW,这将在光纤中产生严重的非线性现象—受激布里渊散射。这不仅使在利用高相干光进行远距离传输时光纤损耗急剧增加,而且将破坏光源的光谱特性。本文针对受激布里渊散射现象进行了理论分析及实验验证,给出了在时分复用系统中提高受激布里渊散射阈值,以及消除注入光功率受受激布里渊散射限制的相关结论。 在光纤水听器阵列中,常采用高相干或低相干两种不同的光源,理论分析表明这两种光源,在时分复用系统中的影响是不同的。近年来,由于光频内调制PGC技术的发展,在一些重大应用中,高相干光源成为主流。在时分复用系统中,光源的相干长度远远大于时分复用的光信号延迟长度,致使多路复用信号间产生严重的干涉。本文对这一情况进行了重点讨论。通过建立理论模型,分析并仿真了光脉冲调制器的消光比对高相干光时分复用系统串扰的影响,得出消光比大于40dB的声光调制器能保证8路时分复用系统通道间串扰大于—35dB的结论。 通过理论及实验分析,提出在给定系统总体性能要求下,时分复用系统各环节的具体技术指标。采用自行研制的1550nm窄带可调谐光源发出高相干光,选用消光比大于40dB的声光调制器产生光脉冲,保偏延迟光纤实现通道间延时,利用精度为16位、采样频率为1MHz的AD模数转换器以及双DSP核心电路,实现时分复用时序同步控制及信号的高速处理。该时分复用系统设计后对水声信号进行解复用以及噪声、串扰等性能测试,通道间串扰达到—35dB,噪声接近10~(-5)rad/(Hz)~(1/2)量级,得到了与理论分析相一致的结果。


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