基于偏振切换的光纤光栅水听器系统抗偏振衰落技术研究

论文摘要

利用光纤光栅串和匹配干涉仪构成的水听器阵列具有体积小、结构简单、可靠性高和灵敏度高等特点,逐渐成为大规模光纤水听器未来的发展方向。但相干检测系统中的偏振衰落问题是影响水听器干涉稳定性的主要因素,脉冲偏振切换技术是目前解决时分复用光纤光栅水听器阵列偏振衰落的主要方法。结合光纤光栅水听器阵列的时分复用,利用PS-LN偏振调制器在不同脉冲时刻进行偏振态的切换,使得输出干涉在不同偏振状态进行干涉,从而保证了干涉条纹的可见度,提高的系统的探测灵敏度。本课题针对偏振切换器的工作点不稳定的问题,基于偏振切换器的调制原理分析了影响偏振切换器稳定性的因素,测试了Photline的PS-LN偏振调制器调制特性和稳定性特性;搭建了工作点反馈控制系统,用Labview软件设计了控制算法,实现了偏振调制器工作点的稳定控制。最后搭建了4基元光纤光栅水听器时分复用系统,引入时分脉冲偏振切换技术和工作点稳定控制技术,获得四个不同偏振态下的干涉波形,四个状态总能保证输出干涉条纹的可见度大于0.7,从而实现了光纤光栅水听器的偏振衰落抑制。本文的研究将为偏振切换技术的实际工程应用提供重要的理论和实验参考,从而为解决大规模光纤水听器阵列的偏振诱导信号衰落提供有力的技术支撑。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题领域的国内外研究现状及发展动态
• 1.2.1 光纤光栅水听器研究现状
• 1.2.2 光纤光栅水听器的抗偏振衰落技术
• 1.3 论文研究内容及结构安排
• 第二章 铌酸锂偏振调制器及特性研究
• 2.1 铌酸锂偏振调制器
• 2.2 铌酸锂晶体的电光调制特性
• 2.2.1 铌酸锂晶体的电光调制特性
• 2.2.2 基于x切y传铌酸锂偏振调制器的原理和特性分析
• 2.3 铌酸锂偏振调制器的特性测试
• 2.3.1 偏振调制器偏振切换特性测试
• 2.3.2 偏振切换特征参数测试
• 2.3.3 偏振切换不稳定测试及分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 偏振切换稳定性控制研究
• 3.1 控制算法的设计与实现
• 3.2 实验结果与分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 脉冲偏振切换技术的实验研究
• 4.1 脉冲偏振切换技术
• 4.1.1 脉冲偏振切换技术应用的技术背景
• 4.1.2 含脉冲偏振切换模块的光纤光栅水听器系统构成
• 4.1.3 系统时序设计
• 4.1.4 同步控制实现
• 4.2 实验结果及分析
• 4.2.1 四路偏振通道的结果和分析
• 4.2.2 四路偏振干涉信号的结果和分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论及需进一步解决的问题
• 5.1 论文总结
• 5.2 存在的问题及下一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果