第３５卷第１０期 ２００８年ｌ０月 应 用 科 技 Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．３５．№．１０ ０ｃｔ．２ｏ０８
文章编号：１００９—６７１Ｘ（２００８）１０—０００８—０４
光纤水听器ＰＧＣ技术的反正切函数法研究
刘小平，徐林峰，韩晟晨，王琢
（哈尔滨工程大学信息与通信＿Ｙ－程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１）
摘要：分析了基于ＰＧＣ解调方案的ＤＣＭ技术和反正切函数法（ａｒｃｔａｎｇｅｎｔ）的原理，并讨论了反正切函数法中 载波信号幅度ｃ的选择标准．与ＤＣＭ技术相比，反正切函数法具有原理简单，受光功率波动的影响小，对光源 的要求低等优点．仿真实验结果表明反正切函数法具有良好的解调效果和实际可行性． 关键词：干涉型光纤水听器；ＤＣＭ技术；反正切函数法 中图分类号：ＴＰ２１２ 文献标识码：Ａ
Ａｎ ａｒｃｔａｎｇｅｎｔ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ＰＧＣ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ
ｏｐｔｉｃ－ｆｉｂｅｒ ｈｙｄｒｏｐｈｏｎｅｓ
ＬＩＵ Ｘｉａｏ—ｐｉｎｇ，ＸＶ Ｌｉｎ—ｆｅｎｇ，ＨＡＮ Ｓｈｅｎｇ—ｃｈｅｎ，ＷＡＮＧ Ｚｈｕｏ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ＤＣＭ ａｐｐｒｏａｃｈ ａｎｄ ａｒｃｔａｎｇｅｎｔ ａｐｐｒｏａｃｈ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＧＣ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｄｅ— ｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅ ｃｒｉｔｅｒｉａ ｆｏｒ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｏｆ ｃａｒｒｉｅｒ ｓｉｇｎａｌｓ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｉｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ＤＣＭ ａｐｐｒｏａｃｈ，ｔｈｅ ａｒｃｔａｎｇｅｎｔ ａｐｐｒｏａｃｈ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ ｉｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｗｉｔｈ ｌｉｔｔｌｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｗ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｌａｓｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｒｃｔａｎｇｅｎｔ ａｐｐｒｏａｃｈ ｈａｓ ｏｕｔ－ ｓｔａｎｄｉｎｇ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｃｔａｎｇｅｎｔ ａｐｐｒｏａｃｈ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｏｐｔｉｃ—ｆｉｂｅｒ ｈｙｄｒｏｐｈｏｎｅ；ＤＣＭ；ａｒｃｔａｎｇｅｎｔ
光纤水听器及阵列综述
马宏兰 周美丽
（天津师范大学 电子与通信工程学院）
摘要：为适应水声学应用特别是水下反潜战的需要 ,在光纤技术不断发展的基础上 ,光纤水听器应运而生。光纤水听器是一种基于光纤、光电子技术上的新型水下声传感器 ,因其在军事、民用各领域应用广泛 ,目前光纤水听器在国内外发展迅速 ,已经到达实用状态。全光光纤水听器系统的湿端采用全光实现,信号传感与传输皆基于光纤技术 。具有抗电磁干扰、重量轻和造价低等优点 。文章简述了光纤水听器的发展历史、现状 ,论述了光纤水听器阵列的原理及其应用前景。
关键词：光纤水听器 多路复用技术 阵列
0引言：在光纤水听器的实际应用中，由于水下声场的复杂性，单元水听器很难获得目标的详细信息，因而需要将数百乃至上千个探测基元组成大的阵列，以获得更多水声场信息，通过水听器阵列完成声场信号的波束形成，实现对水下目标的定位与指向。在2003年8月下水的美国最新型攻击核潜艇上，装备的舷侧阵就由2 700个光纤水听器基元组成【1】。对于大规模的光纤水听器阵列，多达数十上百基元的光纤水听器光信号都是由同一根光纤传输的，在实际系统中，这种性能就是由光纤水听器的多路复用技术实现的。可见多路复用是光纤水听器的核心技术。
1 光纤水听器的开发
自1976年美国Bucar等人发表第一篇有关光纤水听器的论文【2】以来, 各工业发达国家的海军研究部门以及有关的研究和工业部门都在积极从事光纤水听器的研究和开发,尤其以美国最为突出。美国海军研究实验室、美国海军研究生院和Litton制导和控制公司等先后研究开发了Maeh一Zehnder、Michelson
干涉仪的光纤水听器, 主要结构有心轴型、互补型(推挽式) 、平面型和椭球弯张式等光纤水听器。这些结构水听器达到的归一化灵敏度(△。/ 。△P）为适应水声学应用特别是水下反潜战的需要 ,在光纤技术不断发展的基础上 ,光纤水听器应运而生。光纤水听器是一种基于光纤、光电子技术上的新型水下声传感器 ,因其在军事、民用各领域应用广泛 ,目前光纤水听器在国内外发展迅速 ,已经到达实用状态。各国对光纤水听器的研究投入了大量人力和物力，技术也日益娴熟。
西华师范大学光通信原理
邓洲 第1页 3/29/2013 1 光纤水听器原理与发展现状
108级11班邓洲
（西华师范大学物理与电子系 200809241108）
摘要 光纤水听器由于其特有的抗电磁干扰、体积小等特点，在军事、民用方面有着广泛应用。本文简介了光纤水听器的基本原理，并分别对强度调制型、干涉型和光栅型光纤水听器进行了简单的介绍
关键词：光纤水听器；FMCW；光纤激光器
1. 光纤水听器简介
声波作为一种机械波，可以在海水中进行远程能量传递，而其他类型的能量场在水中衰减很快，因此，声波是海洋深层信息收集、传递和处理的最重要形式[1]。水声传感器简称水听器，是在水中侦听声场信号的仪器。它作为反潜声纳的核心部件，在军事领域中有着重要的应用；在工业生产和民用领域，也有着广泛的用途.
早期的水听器主要有压电陶瓷制成的压电水听器。但随着应用的深入，基于压电陶瓷传感元件的水听器出现了许多不足之处。如对电磁场的敏感性，电缆负载、连接电缆的共振效应，同时利用压电陶瓷进行点传感的技术难度和成本也十分困难。正是由于传统压电式水听器存在这些问题，随着光纤和激光技术的发展，人们研制出了一种基于光纤光电子技术的新型水听器-光纤水听器。它的研究始于冷战时期，由于反潜战的需要，美国海军开始了光纤水听器的研究。光纤水听器的研究越来越受到各国的重视.
2. 光纤水听器原理
光纤水听器是复杂的光、机、电一体化传感器，现在已经开发出多种不同的光纤水听器，主要分为：强度调制型、干涉型和光栅型三种。下面分别介绍它们的简单原理。
2.1 强度调制型光纤水听器
强度调制型光纤水听器，就是指外界信号对光纤中传输的光进行强度调制，这样我们就可以通过监测光强的变化来解调出外界信号。基于这个原理，可以用不同的形式予以实现。主要包括三种：基于微弯损耗原理的光纤水听器，基于反射系数调制的光纤水听器，基于耦合效率调制的光纤水听器。
2.1.1 基于微弯损耗原理的光纤水听器
第36卷，增刊红外与激光工程2007年6月
1V．01．36SuppleInentIn6麓redandI。aserEngineeriIlgJun．2007
Sagllac干涉式光纤水昕器传感特性理论研究
王鑫，宋章启，张学亮，孟洲
(国防科技大学光电学院，湖南长沙410073)
擅要：从理论上分析了sagn∞光纤水听器传感特性与信号频率、探头传感光纤长度、延时光纤
长度之间的关系。分析结果表明，sagnac光纤水听器对于相同的信号频率，其声压相位灵敏度变化
周期仅与探头在sagnac环中位置有关，延时光纤长度增加，声压相位灵敏度周期随之变短。水听器
声压相位灵敏度的幅值仅与传感光纤长度有关，传感光纤长度增加，水听器声压相位灵敏度随之提
高．仿真计算验证了理论分析结果，对sagnac光纤水听器的设计和应用有一定的指导意义。
关键词：Sagnac；光纤水听器；传感特性
中图分类号：n忆47文献标识码：A文章缡号：1007．2276(2007)增(激光)．0446-04
Sensicharacteristicofoptical6berhydrophoneSenSln2CnaraCtenSnC0l0DnCaInbernynr0Dnone
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WANGXin，SONGzh锄g-qi，ZHANGXue—hang，MENG乃lou
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