路光纖水聽(tīng)器高速時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

利用密集波分復(fù)用和時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)相結(jié)合的大規(guī)模陣列結(jié)構(gòu),以machzehnder干涉型光纖水聽(tīng)器為例,分析了采用相位產(chǎn)生載波技術(shù)的頻分多路復(fù)用,提出了密集波分復(fù)用技術(shù)在干涉型光纖水聽(tīng)器陣列應(yīng)用的新方法,給出了復(fù)用體系結(jié)構(gòu),并分析了其在工程上可行性.

能把原來(lái)1根光纖擴(kuò)充為8根光纖。 功能描述 cc-cw系列光纖復(fù)用器可以用來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)的傳輸帶寬和傳輸距離?？梢允?網(wǎng)絡(luò)容量在不影響原有業(yè)務(wù)的情況下迅速成倍地增加,同時(shí)大大提高網(wǎng)絡(luò)的安 全性。具有光中繼、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換、傳輸介質(zhì)在單模光纖與多模光纖之間轉(zhuǎn)換等功能。 它適用于在10mb/s～2.5gb/s速率范圍內(nèi)各種數(shù)字信號(hào)(sdh、atm、以太網(wǎng)、 光纖通道)和模擬信號(hào)在光纖中的復(fù)用傳輸和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。本說(shuō)明書(shū)適用于所有cc －cw光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。 特性 u標(biāo)準(zhǔn)： 支持全雙工、半雙工模式； u波長(zhǎng)：見(jiàn)附件一 u光纖接口： cc-cw系列光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器可以匹配目前市面上所有sfp，支持雙纖連接或 單纖連接，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換數(shù)量和傳輸距離可選。 u環(huán)境： 工作溫度：-10～+50℃ 儲(chǔ)存溫度：-40～+85℃ u 濕度：10～90％無(wú)冷凝 u技術(shù)指標(biāo)： 參數(shù) 單 位

為達(dá)到虛擬檢測(cè)光纖水聽(tīng)器信號(hào)的軟件程序設(shè)計(jì)的目的,采用其輸出信號(hào)特點(diǎn),依據(jù)非ni采集卡特性,對(duì)3×3耦合解調(diào)原理和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析和比較,做了干涉型光纖水聽(tīng)器itt虛擬檢測(cè)方案,通過(guò)調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)開(kāi)發(fā)基于lab-view的數(shù)據(jù)采集程序,編寫(xiě)數(shù)據(jù)處理和顯示程序,開(kāi)發(fā)光纖水聽(tīng)器3×3耦合器零差解調(diào)法虛擬檢測(cè)系統(tǒng)。得到該虛擬檢測(cè)系統(tǒng)具有很好的幅值適應(yīng)性和低頻特性的結(jié)論。

文章主要針對(duì)高速公路專(zhuān)用通信網(wǎng)中光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的復(fù)用技術(shù)進(jìn)行論述,對(duì)光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的主要復(fù)用技術(shù)進(jìn)行了比較,并對(duì)于波分復(fù)用方式進(jìn)行了詳細(xì)論述。

光纖水聽(tīng)器探頭是光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)的基礎(chǔ)。分析了直桿式光纖水聽(tīng)器探頭的靜力靈敏度,基于薄板小撓度彎曲理論導(dǎo)出了其靜力靈敏度計(jì)算的解析公式,討論了光纖水聽(tīng)器探頭靈敏度的影響因素,并且利用ansys進(jìn)行了模擬分析,數(shù)值解與解析解比較吻合。

光纖水聽(tīng)器具有靈敏度高、抗電磁干擾、水密性好等諸多優(yōu)越的特性,被廣泛研究并獲得了迅速的發(fā)展,已在潛艇、水面艦艇、魚(yú)雷等軍事目標(biāo)的探測(cè),以及海洋水聲物理研究、石油勘探等方面發(fā)揮了重要的作用。近年來(lái),我們課題組研究的全保偏干涉型光纖水聽(tīng)器陣列技術(shù)取得了系列成果,但高頻混疊是進(jìn)一步發(fā)展必須解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。雖然,通過(guò)提高系統(tǒng)的工作帶寬能一

光纖水聽(tīng)器(foh)探頭技術(shù)是foh系統(tǒng)的基礎(chǔ),探頭的動(dòng)力特性直接影響水聽(tīng)器動(dòng)態(tài)響應(yīng)的幅頻特性、響應(yīng)范圍和帶寬。分析了直桿式foh探頭的自由振動(dòng)特性,用rayleigh法導(dǎo)出了其基頻計(jì)算的理論公式,全面地分析了foh探頭基頻的影響因素,并利用ansys對(duì)其前幾階固有頻率和模態(tài)進(jìn)行了模擬分析?；l的數(shù)值模擬結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果比較吻合,最大偏差為5.05%?；l理論計(jì)算公式對(duì)水聽(tīng)器探頭的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

光纖水聽(tīng)器探頭是光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)的基礎(chǔ)。分析了直桿式光纖水聽(tīng)器探頭的自由振動(dòng)特性,用rayleigh法導(dǎo)出了其基頻計(jì)算的理論公式,討論了光纖水聽(tīng)器探頭基頻的影響因素,并且利用ansys對(duì)其前幾階固有頻率和模態(tài)進(jìn)行了模擬分析,數(shù)值結(jié)果與解析解比較吻合。

光纖復(fù)用與兩級(jí)光纖線路的上行連接

本文介紹了一種新型的基于分布反饋光纖激光器(dfb-fl)的光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)。系統(tǒng)采用非平衡m-z光纖干涉儀的解調(diào)方法和相位補(bǔ)償?shù)牧悴顧z測(cè)方式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,未封裝的dfb-fl對(duì)微弱的振動(dòng)信號(hào)非常靈敏,并且能獲得準(zhǔn)確的聲音信號(hào)。

介紹了法布里-珀羅干涉型光纖水聽(tīng)器的工作原理,指出了工作點(diǎn)的選擇依據(jù)及系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。繪制了理想情況下光纖法布里-珀羅干涉的諧振曲線。用光彈學(xué)理論分析了光纖的應(yīng)力雙折射問(wèn)題和諧振腔內(nèi)模式分裂問(wèn)題。用模式分裂的原理解釋了水聽(tīng)器的諧振曲線畸變現(xiàn)象,提出了描述諧振曲線畸變的數(shù)學(xué)公式,用mathcad軟件仿真了模式分裂后水聽(tīng)器的干涉過(guò)程并繪制了理論曲線。用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量并記錄了模式簡(jiǎn)并及分裂條件下各種諧振曲線的形狀,通過(guò)實(shí)驗(yàn)照片與仿真曲線進(jìn)行對(duì)比,理論仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合,這說(shuō)明用光纖模式分裂理論解釋諧振曲線畸變現(xiàn)象是可行的。

報(bào)道了一種含側(cè)腔的機(jī)械抗混疊聲低通濾波光纖水聽(tīng)器.基于電-聲類(lèi)比理論建立了該光纖水聽(tīng)器的低頻集中參量模型,畫(huà)出了聲學(xué)等效電路圖,利用電路分析方法給出了聲壓傳遞函數(shù)表達(dá)式,并對(duì)其聲學(xué)特性進(jìn)行了理論分析.研究表明,該光纖水聽(tīng)器具有三個(gè)共振頻率,由于側(cè)腔的引入使得傳遞函數(shù)出現(xiàn)了一個(gè)零點(diǎn),從而加快了第二個(gè)共振頻率之后的衰減速度,可以獲得更好的高頻整體衰減特性.在充水駐波罐中對(duì)自行設(shè)計(jì)并制作的含側(cè)腔的聲低通濾波光纖水聽(tīng)器進(jìn)行了測(cè)試.在50—7000hz頻段上,該光纖水聽(tīng)器的聲壓靈敏度頻響曲線與理論結(jié)果具有大致相同的變化形式,低頻響應(yīng)非常符合,聲壓靈敏度約為-140db(0db=1rad/μpa),受低頻模型精度的限制,高頻響應(yīng)差異較大.這為解決光纖水聽(tīng)器的高頻混疊問(wèn)題提供了一條簡(jiǎn)單可行的技術(shù)途徑.

對(duì)四階聲低通濾波光纖水聽(tīng)器的聲壓靈敏度頻響特性進(jìn)行了詳細(xì)的理論和實(shí)驗(yàn)研究.在已有的低頻集中參量模型中引入了一個(gè)機(jī)械聲阻,用于描述系統(tǒng)的機(jī)械損耗,從而得到了改進(jìn)的聲學(xué)等效電路.相位頻響特性對(duì)于光纖水聽(tīng)器的陣列應(yīng)用非常重要,關(guān)系到陣列的波束形成效果,進(jìn)而影響系統(tǒng)定位、識(shí)別與跟蹤目標(biāo)的能力,因此在分析幅度頻響特性的同時(shí)研究了相位頻響特性.仿真分析了各主要參量對(duì)聲壓傳遞函數(shù)的影響,得到了一些對(duì)聲低通濾波光纖水聽(tīng)器設(shè)計(jì)具有重要指導(dǎo)意義的結(jié)論.實(shí)測(cè)聲壓靈敏度頻響曲線與仿真結(jié)果基本一致,較好地驗(yàn)證了理論分析的正確性.四階聲低通濾波光纖水聽(tīng)器的研制成功,對(duì)于提高光纖水聽(tīng)器陣列的抗高頻混疊性能具有重要的作用.

理論和實(shí)驗(yàn)研究了液體粘滯系數(shù)對(duì)聲低通濾波光纖水聽(tīng)器聲壓靈敏度頻響特性的影響。為了更好地描述聲低通濾波光纖水聽(tīng)器的聲學(xué)特性,在已建立的低頻集中參量模型中,引入了一個(gè)用于描述系統(tǒng)機(jī)械損耗的參量,即機(jī)械聲阻,從而得到了改進(jìn)后的聲壓傳遞函數(shù)表達(dá)式。仿真結(jié)果表明,粘滯系數(shù)主要影響共振頻率附近的響應(yīng),隨著粘滯系數(shù)的增加,共振頻率基本不變,共振峰值迅速下降。利用蓖麻油粘滯系數(shù)隨溫度變化較大的特性,在充油駐波罐中測(cè)試了不同溫度下聲低通濾波光纖水聽(tīng)器的聲壓靈敏度頻響,結(jié)果與仿真曲線基本吻合,較好地驗(yàn)證了理論分析的正確性。

報(bào)道了一種新穎的具有抗混疊功能的無(wú)源零差邁克耳孫型光纖水聽(tīng)器。它由一個(gè)普通的芯軸型光纖水聽(tīng)器和一個(gè)圓柱型亥姆霍茲共振器構(gòu)成。在駐波罐中對(duì)其聲壓相位靈敏度頻響進(jìn)行了測(cè)量,結(jié)果表明該光纖水聽(tīng)器具有較好的聲低通濾波特性,能有效地抑制聲信號(hào)中的高頻成分,從而實(shí)現(xiàn)抗混疊濾波。該光纖水聽(tīng)器的低頻聲壓相位靈敏度主要由傳感光纖長(zhǎng)度和彈性增敏層的物理特性決定,約為-159db(0db=1rad/μpa)。在1150hz附近出現(xiàn)了一個(gè)共振峰,這主要由圓柱型亥姆霍茲共振器的聲學(xué)特性決定。1150~2280hz頻段內(nèi)的靈敏度衰減率約為50db/倍頻程,1500hz以后的靈敏度衰減量大于10db。這對(duì)于提高我國(guó)未來(lái)聲納系統(tǒng)的抗干擾能力具有十分重要的意義。

正交頻分復(fù)用(ofdm)技術(shù)可應(yīng)用在多模光纖(mmf)通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)短距離高速信息傳輸。文章提出利用光學(xué)角譜法計(jì)算mmf模式色散,結(jié)合ofdm原理構(gòu)建直接調(diào)制型mmf傳輸?shù)睦碚撃Ｐ?并且數(shù)值分析了傳輸速率和誤碼率(ber)等系統(tǒng)重要性能指標(biāo)。計(jì)算結(jié)果表明,系統(tǒng)接收機(jī)ber為10-3時(shí),對(duì)應(yīng)同步光纖網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)帶寬標(biāo)準(zhǔn)oc-768(40gbit/s)信號(hào),其傳輸距離可達(dá)2.5km以上。

在雙芯pcf的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種新型定向耦合器,根據(jù)波導(dǎo)間相互耦合原理,采用時(shí)域有限差分法分析了該器件的光傳輸特性。并數(shù)值計(jì)算了雙芯pcf的結(jié)構(gòu)參量對(duì)耦合性能的影響,發(fā)現(xiàn)其耦合長(zhǎng)度隨著空氣填充率d/λ的減小而增大,隨著傳輸波長(zhǎng)λ的增大而減小。并基于雙芯pcf結(jié)構(gòu),以常用通信波長(zhǎng)為例,設(shè)計(jì)出0.85/1.55μm,0.98/1.55μm和1.3/1.55μm的超微型波分復(fù)用器件,通過(guò)調(diào)節(jié)雙芯pcf的結(jié)構(gòu)參量得到合適的耦合長(zhǎng)度,實(shí)現(xiàn)了不同波長(zhǎng)的解復(fù)用。研究表明雙芯pcf耦合器在波分復(fù)用等方面具有很大的應(yīng)用價(jià)值。

針對(duì)分布反饋式(dfb)光纖激光器用于水聲探測(cè)時(shí)頻響曲線起伏較大的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種開(kāi)孔套管式封裝結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)dfb激光器的封裝,使其張緊后被聚氨酯固定于開(kāi)孔套筒的中心軸線上,利用開(kāi)孔套管的保護(hù)作用以及施加于光纖激光器兩端的拉力來(lái)抑制水聲探測(cè)過(guò)程中頻響曲線的起伏?；谟邢拊浖nsys對(duì)封裝結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了數(shù)值仿真計(jì)算,然后加工制作了開(kāi)孔套管結(jié)構(gòu)封裝的dfb光纖激光水聽(tīng)器原型樣品,并利用振動(dòng)液柱法進(jìn)行了測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果顯示,dfb光纖激光水聽(tīng)器在20～800hz的聲壓靈敏度達(dá)到-131db左右,靈敏度起伏不高于±1.5db,表明通過(guò)該封裝結(jié)構(gòu)的保護(hù)及聚氨酯的張緊作用,有效抑制了頻響曲線的起伏,改善了dfb光纖激光水聽(tīng)器的水聲探測(cè)性能。

為驗(yàn)證分布反饋光纖激光器水聽(tīng)器具有抗干擾強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍大、靈敏度高等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),進(jìn)行了該水聽(tīng)器的系統(tǒng)設(shè)計(jì),并給出分布反饋光纖激光器的輸出特性曲線.采用非平衡m-z光纖干涉儀進(jìn)行分布反饋光纖激光器水聽(tīng)器的解調(diào),結(jié)合工作點(diǎn)掃描和控制的測(cè)量方法,利用壓電陶瓷相位調(diào)制器來(lái)進(jìn)行相位補(bǔ)償,使系統(tǒng)穩(wěn)定工作在最靈敏處.采用制作的光纖干涉儀,搭建室內(nèi)水聽(tīng)器模擬對(duì)比實(shí)驗(yàn),通過(guò)揚(yáng)聲器產(chǎn)生1.34khz和7.24khz的高頻周期激勵(lì)信號(hào),以及對(duì)水聽(tīng)器進(jìn)行敲擊激勵(lì),分析水聽(tīng)器的響應(yīng).進(jìn)行了激光器水聽(tīng)器和壓電水聽(tīng)器低頻頻響特性對(duì)比測(cè)試,實(shí)驗(yàn)得出光纖激光器水聽(tīng)器的光電探測(cè)輸出信號(hào)的信噪比高,可以準(zhǔn)確、可靠地反映原始聲信號(hào).

采用非對(duì)稱(chēng)y分支波導(dǎo)和多模干涉型耦合器級(jí)聯(lián)的方案設(shè)計(jì)出了一種光纖到戶(hù)用單纖三向復(fù)用器芯片.模擬光譜響應(yīng)結(jié)果表明,三個(gè)波長(zhǎng)輸出光斑清晰,實(shí)現(xiàn)了1490nm和1550nm下行波長(zhǎng)的下傳和1310nm波長(zhǎng)的上傳.有限差分束傳播法模擬結(jié)果表明:該器件插入損耗小于1.49db,三個(gè)響應(yīng)波長(zhǎng)的帶寬滿(mǎn)足itu.984規(guī)定的帶寬要求;1310nm上傳信號(hào)隔離度達(dá)到47db以上,1490nm與1550nm間信號(hào)隔離度達(dá)到29db以上.

對(duì)cdma室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了估計(jì)預(yù)測(cè),提出了相應(yīng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案,對(duì)覆蓋特性進(jìn)行分析總結(jié),并就室內(nèi)覆蓋的網(wǎng)絡(luò)容量、設(shè)計(jì)方法及信源拓?fù)湓O(shè)計(jì)等問(wèn)題進(jìn)行了研討。

針對(duì)光纖激光傳感器信號(hào)解調(diào)過(guò)程中干涉儀輸出干涉條紋可見(jiàn)度受輸入光偏振態(tài)變化和兩臂單模光纖雙折射效應(yīng)的影響,介紹了一種簡(jiǎn)單的光纖干涉儀消除偏振衰落技術(shù),通過(guò)在michelson光纖干涉儀上加2個(gè)法拉第旋轉(zhuǎn)鏡來(lái)提高輸出條紋可見(jiàn)度。使用瓊斯矩陣法對(duì)干涉儀系統(tǒng)進(jìn)行理論計(jì)算,證明法拉第旋轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)角度在理想的45°附近時(shí)能達(dá)到很好的消偏振衰落效果,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了有效的驗(yàn)證。