引用本文:
杨苏凡,张春熹,王夏霄. 基于SOA光纤环形激光器的分布式声传感系统[J]. 光通信技术,2024,48(1):18-22.
杨苏凡,张春熹,王夏霄
(北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100191)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为了降低传统分布式声学传感器(DAS)系统复杂度并提高信噪比(SNR),提出了一种基于半导体光放大器的光纤环形激光器(SOA-FRL)的DAS系统。该系统用SOA-FRL取代了传统的DAS系统中的窄线宽激光器和脉冲调制器,实现了高稳定的光脉冲输出;采用双脉冲外差探测方法,实现了精确的声信号探测和声源定位。实验结果表明:在频率为1 kHz、幅值为1.14 rad的声信号作用下,所提系统的解调SNR高达38.25 dB,空间分辨率为12 m。
关键词:分布式声传感;半导体光放大器;光纤环形激光器;外差探测;光纤传感
中图分类号:TN91 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2024)01-0018-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2024.01.004
0 引言
水声探测对于开发海洋资源和国家水下军事防御有着十分重要的意义[1-3]。分布式声传感器(DAS)具有覆盖范围广、时空分辨率高、环境适应性强等优势,在海洋生物探测[4]、海洋地震监测[5]、海洋资源勘探[6]等应用领域有着较大潜力。
基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的DAS系统不仅具备了DAS的优势,还可以实现声信号的实时测量[7-9],使其在水声探测的研究中受到了广泛关注[10-11]。
DAS系统引入了相位解调部分,可以获得由外部声学信号引起的相位变化,进而恢复声信号的完整波形。为了准确地进行声学信号的检测,系统必须具有高信噪比[12]。目前,在系统信号处理方法方面,有关于小波去噪滤波算法[13-16]、脉冲编码方法[17-19]的报道;使用高功率激光器[20-21]、高性能光电探测器(PD)[22]或光放大器[23-24]的报道。虽然这些方法和器件都可以提高DAS系统的信噪比,但同时也会增加系统复杂度或者增大硬件开销。针对上述问题,本文提出一种基于半导体光放大器的光纤环形激光器(SOA-FRL)的DAS系统。
4 结束语
本文提出了一种基于SOA-FRL的DAS系统。将SOA-FRL作为脉冲锁模激光器,取代了传统DAS系统中的NLL和脉冲调制器,获得一个高稳定的光脉冲输出;同时,采用了双脉冲外差检测方法进行解调,实现了精确的声信号探测和声源定位。实验结果表明:系统在1.14 rad、1 kHz声信号作用下,实现了38.25 dB的高信噪比解调。该系统具有结构简单、体积小、室温下多波长操作可靠和设计紧凑等优点,在海洋探测应用中具有较大潜力。