路光纖水聽器高速時分復(fù)用系統(tǒng)設(shè)計

利用密集波分復(fù)用和時分多路復(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1根光纖擴充為8根光纖。 功能描述 cc-cw系列光纖復(fù)用器可以用來增加網(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,同時大大提高網(wǎng)絡(luò)的安 全性。具有光中繼、波長轉(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(sdh、atm、以太網(wǎng)、 光纖通道)和模擬信號在光纖中的復(fù)用傳輸和波長轉(zhuǎn)換。本說明書適用于所有cc －cw光波長轉(zhuǎn)換器。 特性 u標準： 支持全雙工、半雙工模式； u波長：見附件一 u光纖接口： cc-cw系列光波長轉(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，波長轉(zhuǎn)換數(shù)量和傳輸距離可選。 u環(huán)境： 工作溫度：-10～+50℃ 儲存溫度：-40～+85℃ u 濕度：10～90％無冷凝 u技術(shù)指標： 參數(shù) 單 位

為達到虛擬檢測光纖水聽器信號的軟件程序設(shè)計的目的,采用其輸出信號特點,依據(jù)非ni采集卡特性,對3×3耦合解調(diào)原理和數(shù)學(xué)模型進行分析和比較,做了干涉型光纖水聽器itt虛擬檢測方案,通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫開發(fā)基于lab-view的數(shù)據(jù)采集程序,編寫數(shù)據(jù)處理和顯示程序,開發(fā)光纖水聽器3×3耦合器零差解調(diào)法虛擬檢測系統(tǒng)。得到該虛擬檢測系統(tǒng)具有很好的幅值適應(yīng)性和低頻特性的結(jié)論。

文章主要針對高速公路專用通信網(wǎng)中光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的復(fù)用技術(shù)進行論述,對光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的主要復(fù)用技術(shù)進行了比較,并對于波分復(fù)用方式進行了詳細論述。

光纖水聽器探頭是光纖水聽器系統(tǒng)的基礎(chǔ)。分析了直桿式光纖水聽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算的解析公式,討論了光纖水聽器探頭靈敏度的影響因素,并且利用ansys進行了模擬分析,數(shù)值解與解析解比較吻合。

光纖水聽器具有靈敏度高、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、魚雷等軍事目標的探測,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,我們課題組研究的全保偏干涉型光纖水聽器陣列技術(shù)取得了系列成果,但高頻混疊是進一步發(fā)展必須解決的一個關(guān)鍵問題。雖然,通過提高系統(tǒng)的工作帶寬能一

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

光纖水聽器探頭是光纖水聽器系統(tǒng)的基礎(chǔ)。分析了直桿式光纖水聽器探頭的自由振動特性,用rayleigh法導(dǎo)出了其基頻計算的理論公式,討論了光纖水聽器探頭基頻的影響因素,并且利用ansys對其前幾階固有頻率和模態(tài)進行了模擬分析,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)方法和相位補償?shù)牧悴顧z測方式。實驗結(jié)果表明,未封裝的dfb-fl對微弱的振動信號非常靈敏,并且能獲得準確的聲音信號。

介紹了法布里-珀羅干涉型光纖水聽器的工作原理,指出了工作點的選擇依據(jù)及系統(tǒng)的實現(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)力雙折射問題和諧振腔內(nèi)模式分裂問題。用模式分裂的原理解釋了水聽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器的干涉過程并繪制了理論曲線。用實驗方法測量并記錄了模式簡并及分裂條件下各種諧振曲線的形狀,通過實驗照片與仿真曲線進行對比,理論仿真與實驗結(jié)果吻合,這說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。

報道了一種含側(cè)腔的機械抗混疊聲低通濾波光纖水聽器.基于電-聲類比理論建立了該光纖水聽器的低頻集中參量模型,畫出了聲學(xué)等效電路圖,利用電路分析方法給出了聲壓傳遞函數(shù)表達式,并對其聲學(xué)特性進行了理論分析.研究表明,該光纖水聽器具有三個共振頻率,由于側(cè)腔的引入使得傳遞函數(shù)出現(xiàn)了一個零點,從而加快了第二個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.在充水駐波罐中對自行設(shè)計并制作的含側(cè)腔的聲低通濾波光纖水聽器進行了測試.在50—7000hz頻段上,該光纖水聽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.這為解決光纖水聽器的高頻混疊問題提供了一條簡單可行的技術(shù)途徑.

對四階聲低通濾波光纖水聽器的聲壓靈敏度頻響特性進行了詳細的理論和實驗研究.在已有的低頻集中參量模型中引入了一個機械聲阻,用于描述系統(tǒng)的機械損耗,從而得到了改進的聲學(xué)等效電路.相位頻響特性對于光纖水聽器的陣列應(yīng)用非常重要,關(guān)系到陣列的波束形成效果,進而影響系統(tǒng)定位、識別與跟蹤目標的能力,因此在分析幅度頻響特性的同時研究了相位頻響特性.仿真分析了各主要參量對聲壓傳遞函數(shù)的影響,得到了一些對聲低通濾波光纖水聽器設(shè)計具有重要指導(dǎo)意義的結(jié)論.實測聲壓靈敏度頻響曲線與仿真結(jié)果基本一致,較好地驗證了理論分析的正確性.四階聲低通濾波光纖水聽器的研制成功,對于提高光纖水聽器陣列的抗高頻混疊性能具有重要的作用.

理論和實驗研究了液體粘滯系數(shù)對聲低通濾波光纖水聽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,引入了一個用于描述系統(tǒng)機械損耗的參量,即機械聲阻,從而得到了改進后的聲壓傳遞函數(shù)表達式。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,在充油駐波罐中測試了不同溫度下聲低通濾波光纖水聽器的聲壓靈敏度頻響,結(jié)果與仿真曲線基本吻合,較好地驗證了理論分析的正確性。

報道了一種新穎的具有抗混疊功能的無源零差邁克耳孫型光纖水聽器。它由一個普通的芯軸型光纖水聽器和一個圓柱型亥姆霍茲共振器構(gòu)成。在駐波罐中對其聲壓相位靈敏度頻響進行了測量,結(jié)果表明該光纖水聽器具有較好的聲低通濾波特性,能有效地抑制聲信號中的高頻成分,從而實現(xiàn)抗混疊濾波。該光纖水聽器的低頻聲壓相位靈敏度主要由傳感光纖長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。這對于提高我國未來聲納系統(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)中實現(xiàn)短距離高速信息傳輸。文章提出利用光學(xué)角譜法計算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。計算結(jié)果表明,系統(tǒng)接收機ber為10-3時,對應(yīng)同步光纖網(wǎng)絡(luò)中的信號帶寬標準oc-768(40gbit/s)信號,其傳輸距離可達2.5km以上。

在雙芯pcf的基礎(chǔ)上設(shè)計一種新型定向耦合器,根據(jù)波導(dǎo)間相互耦合原理,采用時域有限差分法分析了該器件的光傳輸特性。并數(shù)值計算了雙芯pcf的結(jié)構(gòu)參量對耦合性能的影響,發(fā)現(xiàn)其耦合長度隨著空氣填充率d/λ的減小而增大,隨著傳輸波長λ的增大而減小。并基于雙芯pcf結(jié)構(gòu),以常用通信波長為例,設(shè)計出0.85/1.55μm,0.98/1.55μm和1.3/1.55μm的超微型波分復(fù)用器件,通過調(diào)節(jié)雙芯pcf的結(jié)構(gòu)參量得到合適的耦合長度,實現(xiàn)了不同波長的解復(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)用價值。

針對分布反饋式(dfb)光纖激光器用于水聲探測時頻響曲線起伏較大的問題,設(shè)計了一種開孔套管式封裝結(jié)構(gòu)。通過對dfb激光器的封裝,使其張緊后被聚氨酯固定于開孔套筒的中心軸線上,利用開孔套管的保護作用以及施加于光纖激光器兩端的拉力來抑制水聲探測過程中頻響曲線的起伏?；谟邢拊浖nsys對封裝結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性進行了數(shù)值仿真計算,然后加工制作了開孔套管結(jié)構(gòu)封裝的dfb光纖激光水聽器原型樣品,并利用振動液柱法進行了測試。試驗結(jié)果顯示,dfb光纖激光水聽器在20～800hz的聲壓靈敏度達到-131db左右,靈敏度起伏不高于±1.5db,表明通過該封裝結(jié)構(gòu)的保護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光纖激光水聽器的水聲探測性能。

為驗證分布反饋光纖激光器水聽器具有抗干擾強、動態(tài)范圍大、靈敏度高等獨特優(yōu)點,進行了該水聽器的系統(tǒng)設(shè)計,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光纖干涉儀進行分布反饋光纖激光器水聽器的解調(diào),結(jié)合工作點掃描和控制的測量方法,利用壓電陶瓷相位調(diào)制器來進行相位補償,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)水聽器模擬對比實驗,通過揚聲器產(chǎn)生1.34khz和7.24khz的高頻周期激勵信號,以及對水聽器進行敲擊激勵,分析水聽器的響應(yīng).進行了激光器水聽器和壓電水聽器低頻頻響特性對比測試,實驗得出光纖激光器水聽器的光電探測輸出信號的信噪比高,可以準確、可靠地反映原始聲信號.

采用非對稱y分支波導(dǎo)和多模干涉型耦合器級聯(lián)的方案設(shè)計出了一種光纖到戶用單纖三向復(fù)用器芯片.模擬光譜響應(yīng)結(jié)果表明,三個波長輸出光斑清晰,實現(xiàn)了1490nm和1550nm下行波長的下傳和1310nm波長的上傳.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,三個響應(yīng)波長的帶寬滿足itu.984規(guī)定的帶寬要求;1310nm上傳信號隔離度達到47db以上,1490nm與1550nm間信號隔離度達到29db以上.

對cdma室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)參數(shù)進行了估計預(yù)測,提出了相應(yīng)的規(guī)劃設(shè)計方案,對覆蓋特性進行分析總結(jié),并就室內(nèi)覆蓋的網(wǎng)絡(luò)容量、設(shè)計方法及信源拓撲設(shè)計等問題進行了研討。

針對光纖激光傳感器信號解調(diào)過程中干涉儀輸出干涉條紋可見度受輸入光偏振態(tài)變化和兩臂單模光纖雙折射效應(yīng)的影響,介紹了一種簡單的光纖干涉儀消除偏振衰落技術(shù),通過在michelson光纖干涉儀上加2個法拉第旋轉(zhuǎn)鏡來提高輸出條紋可見度。使用瓊斯矩陣法對干涉儀系統(tǒng)進行理論計算,證明法拉第旋轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)角度在理想的45°附近時能達到很好的消偏振衰落效果,并通過實驗進行了有效的驗證。