路光纤水听器高速时分复用系统设计

利用密集波分复用和时分多路复用技术相结合的大规模阵列结构,以machzehnder干涉型光纤水听器为例,分析了采用相位产生载波技术的频分多路复用,提出了密集波分复用技术在干涉型光纤水听器阵列应用的新方法,给出了复用体系结构,并分析了其在工程上可行性.

能把原来1根光纤扩充为8根光纤。 功能描述 cc-cw系列光纤复用器可以用来增加网络的传输带宽和传输距离。可以使 网络容量在不影响原有业务的情况下迅速成倍地增加,同时大大提高网络的安 全性。具有光中继、波长转换、传输介质在单模光纤与多模光纤之间转换等功能。 它适用于在10mb/s～2.5gb/s速率范围内各种数字信号(sdh、atm、以太网、 光纤通道)和模拟信号在光纤中的复用传输和波长转换。本说明书适用于所有cc －cw光波长转换器。 特性 u标准： 支持全双工、半双工模式； u波长：见附件一 u光纤接口： cc-cw系列光波长转换器可以匹配目前市面上所有sfp，支持双纤连接或 单纤连接，波长转换数量和传输距离可选。 u环境： 工作温度：-10～+50℃ 储存温度：-40～+85℃ u 湿度：10～90％无冷凝 u技术指标： 参数 单 位

为达到虚拟检测光纤水听器信号的软件程序设计的目的,采用其输出信号特点,依据非ni采集卡特性,对3×3耦合解调原理和数学模型进行分析和比较,做了干涉型光纤水听器itt虚拟检测方案,通过调用动态链接库开发基于lab-view的数据采集程序,编写数据处理和显示程序,开发光纤水听器3×3耦合器零差解调法虚拟检测系统。得到该虚拟检测系统具有很好的幅值适应性和低频特性的结论。

文章主要针对高速公路专用通信网中光纤数字传输系统的复用技术进行论述,对光纤数字传输系统的主要复用技术进行了比较,并对于波分复用方式进行了详细论述。

光纤水听器探头是光纤水听器系统的基础。分析了直杆式光纤水听器探头的静力灵敏度,基于薄板小挠度弯曲理论导出了其静力灵敏度计算的解析公式,讨论了光纤水听器探头灵敏度的影响因素,并且利用ansys进行了模拟分析,数值解与解析解比较吻合。

光纤水听器具有灵敏度高、抗电磁干扰、水密性好等诸多优越的特性,被广泛研究并获得了迅速的发展,已在潜艇、水面舰艇、鱼雷等军事目标的探测,以及海洋水声物理研究、石油勘探等方面发挥了重要的作用。近年来,我们课题组研究的全保偏干涉型光纤水听器阵列技术取得了系列成果,但高频混叠是进一步发展必须解决的一个关键问题。虽然,通过提高系统的工作带宽能一

光纤水听器(foh)探头技术是foh系统的基础,探头的动力特性直接影响水听器动态响应的幅频特性、响应范围和带宽。分析了直杆式foh探头的自由振动特性,用rayleigh法导出了其基频计算的理论公式,全面地分析了foh探头基频的影响因素,并利用ansys对其前几阶固有频率和模态进行了模拟分析。基频的数值模拟结果与理论计算结果比较吻合,最大偏差为5.05%。基频理论计算公式对水听器探头的参数优化设计具有指导意义。

光纤水听器探头是光纤水听器系统的基础。分析了直杆式光纤水听器探头的自由振动特性,用rayleigh法导出了其基频计算的理论公式,讨论了光纤水听器探头基频的影响因素,并且利用ansys对其前几阶固有频率和模态进行了模拟分析,数值结果与解析解比较吻合。

光纤复用与两级光纤线路的上行连接

本文介绍了一种新型的基于分布反馈光纤激光器(dfb-fl)的光纤水听器系统。系统采用非平衡m-z光纤干涉仪的解调方法和相位补偿的零差检测方式。实验结果表明,未封装的dfb-fl对微弱的振动信号非常灵敏,并且能获得准确的声音信号。

介绍了法布里-珀罗干涉型光纤水听器的工作原理,指出了工作点的选择依据及系统的实现方案。绘制了理想情况下光纤法布里-珀罗干涉的谐振曲线。用光弹学理论分析了光纤的应力双折射问题和谐振腔内模式分裂问题。用模式分裂的原理解释了水听器的谐振曲线畸变现象,提出了描述谐振曲线畸变的数学公式,用mathcad软件仿真了模式分裂后水听器的干涉过程并绘制了理论曲线。用实验方法测量并记录了模式简并及分裂条件下各种谐振曲线的形状,通过实验照片与仿真曲线进行对比,理论仿真与实验结果吻合,这说明用光纤模式分裂理论解释谐振曲线畸变现象是可行的。

报道了一种含侧腔的机械抗混叠声低通滤波光纤水听器.基于电-声类比理论建立了该光纤水听器的低频集中参量模型,画出了声学等效电路图,利用电路分析方法给出了声压传递函数表达式,并对其声学特性进行了理论分析.研究表明,该光纤水听器具有三个共振频率,由于侧腔的引入使得传递函数出现了一个零点,从而加快了第二个共振频率之后的衰减速度,可以获得更好的高频整体衰减特性.在充水驻波罐中对自行设计并制作的含侧腔的声低通滤波光纤水听器进行了测试.在50—7000hz频段上,该光纤水听器的声压灵敏度频响曲线与理论结果具有大致相同的变化形式,低频响应非常符合,声压灵敏度约为-140db(0db=1rad/μpa),受低频模型精度的限制,高频响应差异较大.这为解决光纤水听器的高频混叠问题提供了一条简单可行的技术途径.

对四阶声低通滤波光纤水听器的声压灵敏度频响特性进行了详细的理论和实验研究.在已有的低频集中参量模型中引入了一个机械声阻,用于描述系统的机械损耗,从而得到了改进的声学等效电路.相位频响特性对于光纤水听器的阵列应用非常重要,关系到阵列的波束形成效果,进而影响系统定位、识别与跟踪目标的能力,因此在分析幅度频响特性的同时研究了相位频响特性.仿真分析了各主要参量对声压传递函数的影响,得到了一些对声低通滤波光纤水听器设计具有重要指导意义的结论.实测声压灵敏度频响曲线与仿真结果基本一致,较好地验证了理论分析的正确性.四阶声低通滤波光纤水听器的研制成功,对于提高光纤水听器阵列的抗高频混叠性能具有重要的作用.

理论和实验研究了液体粘滞系数对声低通滤波光纤水听器声压灵敏度频响特性的影响。为了更好地描述声低通滤波光纤水听器的声学特性,在已建立的低频集中参量模型中,引入了一个用于描述系统机械损耗的参量,即机械声阻,从而得到了改进后的声压传递函数表达式。仿真结果表明,粘滞系数主要影响共振频率附近的响应,随着粘滞系数的增加,共振频率基本不变,共振峰值迅速下降。利用蓖麻油粘滞系数随温度变化较大的特性,在充油驻波罐中测试了不同温度下声低通滤波光纤水听器的声压灵敏度频响,结果与仿真曲线基本吻合,较好地验证了理论分析的正确性。

报道了一种新颖的具有抗混叠功能的无源零差迈克耳孙型光纤水听器。它由一个普通的芯轴型光纤水听器和一个圆柱型亥姆霍兹共振器构成。在驻波罐中对其声压相位灵敏度频响进行了测量,结果表明该光纤水听器具有较好的声低通滤波特性,能有效地抑制声信号中的高频成分,从而实现抗混叠滤波。该光纤水听器的低频声压相位灵敏度主要由传感光纤长度和弹性增敏层的物理特性决定,约为-159db(0db=1rad/μpa)。在1150hz附近出现了一个共振峰,这主要由圆柱型亥姆霍兹共振器的声学特性决定。1150~2280hz频段内的灵敏度衰减率约为50db/倍频程,1500hz以后的灵敏度衰减量大于10db。这对于提高我国未来声纳系统的抗干扰能力具有十分重要的意义。

正交频分复用(ofdm)技术可应用在多模光纤(mmf)通信系统中实现短距离高速信息传输。文章提出利用光学角谱法计算mmf模式色散,结合ofdm原理构建直接调制型mmf传输的理论模型,并且数值分析了传输速率和误码率(ber)等系统重要性能指标。计算结果表明,系统接收机ber为10-3时,对应同步光纤网络中的信号带宽标准oc-768(40gbit/s)信号,其传输距离可达2.5km以上。

在双芯pcf的基础上设计一种新型定向耦合器,根据波导间相互耦合原理,采用时域有限差分法分析了该器件的光传输特性。并数值计算了双芯pcf的结构参量对耦合性能的影响,发现其耦合长度随着空气填充率d/λ的减小而增大,随着传输波长λ的增大而减小。并基于双芯pcf结构,以常用通信波长为例,设计出0.85/1.55μm,0.98/1.55μm和1.3/1.55μm的超微型波分复用器件,通过调节双芯pcf的结构参量得到合适的耦合长度,实现了不同波长的解复用。研究表明双芯pcf耦合器在波分复用等方面具有很大的应用价值。

针对分布反馈式(dfb)光纤激光器用于水声探测时频响曲线起伏较大的问题,设计了一种开孔套管式封装结构。通过对dfb激光器的封装,使其张紧后被聚氨酯固定于开孔套筒的中心轴线上,利用开孔套管的保护作用以及施加于光纤激光器两端的拉力来抑制水声探测过程中频响曲线的起伏。基于有限元软件ansys对封装结构的动态特性进行了数值仿真计算,然后加工制作了开孔套管结构封装的dfb光纤激光水听器原型样品,并利用振动液柱法进行了测试。试验结果显示,dfb光纤激光水听器在20～800hz的声压灵敏度达到-131db左右,灵敏度起伏不高于±1.5db,表明通过该封装结构的保护及聚氨酯的张紧作用,有效抑制了频响曲线的起伏,改善了dfb光纤激光水听器的水声探测性能。

为验证分布反馈光纤激光器水听器具有抗干扰强、动态范围大、灵敏度高等独特优点,进行了该水听器的系统设计,并给出分布反馈光纤激光器的输出特性曲线.采用非平衡m-z光纤干涉仪进行分布反馈光纤激光器水听器的解调,结合工作点扫描和控制的测量方法,利用压电陶瓷相位调制器来进行相位补偿,使系统稳定工作在最灵敏处.采用制作的光纤干涉仪,搭建室内水听器模拟对比实验,通过扬声器产生1.34khz和7.24khz的高频周期激励信号,以及对水听器进行敲击激励,分析水听器的响应.进行了激光器水听器和压电水听器低频频响特性对比测试,实验得出光纤激光器水听器的光电探测输出信号的信噪比高,可以准确、可靠地反映原始声信号.

为适应当代信息社会的高速发展,基于高速光纤通讯系统的高速信息传输设备也在不断发展和完善,本文以高速光纤通讯系统中的光纤放大器为主要分析对象,简要概述光纤通讯的发展史,并综合讨论高速光纤通讯系统中使用光纤放大器的优势、类型及其相应的发展前景及未来展望.

采用非对称y分支波导和多模干涉型耦合器级联的方案设计出了一种光纤到户用单纤三向复用器芯片.模拟光谱响应结果表明,三个波长输出光斑清晰,实现了1490nm和1550nm下行波长的下传和1310nm波长的上传.有限差分束传播法模拟结果表明:该器件插入损耗小于1.49db,三个响应波长的带宽满足itu.984规定的带宽要求;1310nm上传信号隔离度达到47db以上,1490nm与1550nm间信号隔离度达到29db以上.

分析了多模光纤高频带通区域的传输特性,提出一种基于多载波复用的多模光纤通信系统。对该系统的传输特性进行了分析和仿真,结果表明:系统所用载波数是影响系统性能的重要因素;选取合适载波数,该系统可将10.2gb/s的数据传输1km、将2.5gb/s的数据传输4.2km;增大激光器的发送功率可以显著增加系统的传输距离。