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光纤水听器系统—马赫-曾德尔干涉仪的应用

二、光纤水听器系统——马赫-曾德尔干涉仪的应用
 马赫-曾德尔滤波器——两个单色光经不同光程传输后的干涉结果(图2)
       水声传感器简称水听器,是在水中侦听声波信号的仪器,作为反潜声呐的核心部件,在军事领域有着重要的应用。
       光纤水听器根据工作原理,可分为强度型、干涉型和光纤光栅型。马赫-曾德尔干涉型光纤水听器技术最为成熟,且适于大规模组阵。基本原理是,激光器发出的相干光经光纤耦合器分为两路,进入马赫-曾德尔干涉仪,一路构成光纤干涉仪的传感臂,受声波调制产生应力变化,与参考臂相比,产生相位差Δφ;另一路构成光纤干涉仪的参考臂,不受声波调制,或者接受与传感臂声波调制相反的调制。两路光信号在第2个光纤耦合器处发生干涉,干涉光信号经光探测器转换为电信号,经信号处理后就可以获取声波信息,相干检测马赫-曾德尔干涉型光纤水听器系统如图4.1.6所示。
 马赫-曾德尔滤波器——两个单色光经不同光程传输后的干涉结果(图3)
图4.1.6马赫-曾德尔干涉型光纤水听器系统基本结构
       光纤水听器用小直径大数值孔径光纤,缠绕在用作传感臂的充气卷筒上,该卷筒在声压作用下,直径发生形变,带动光纤产生轴向应变。光纤在声波作用下,产生与其强弱对应的应力,传感臂与参考臂相比,应力产生相位差Δφ,两路光在耦合器会合时发生干涉。这种利用干涉原理进行的测量,灵敏度高。水声传感器是无源的,可以组成阵列,每个光纤传感器可使用不同的波长。为方便,可使用ITU-T规范的WDM光栅波长信号。也可以使用远泵光纤放大器扩展系统测量范围。