一、引言
X~` . } FL5 ibg 聲波是人類已知的唯一能在海水中遠(yuǎn)距離傳輸?shù)哪芰啃问健?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=水聽器',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_3">水聽器(Hydrophone)是利用在海洋中傳播的聲波作為信息載體對水下目標(biāo)進(jìn)行探測以及實現(xiàn)水下導(dǎo)航、測量和通信的一類
傳感器。由于水下軍事防務(wù)上的要求和人類開發(fā)利用海洋資源的迫切需要，水聽器技術(shù)得到空前的發(fā)展。傳統(tǒng)的水聽器包括電動式、電容式、壓電式、駐極體式，等等。
W'm!f 20世紀(jì)70年代以來，伴隨著光導(dǎo)纖維及
光纖通信技術(shù)的發(fā)展，光纖水聽器逐漸成為新一代的水聲探測傳感器。與傳統(tǒng)水聽器相比，其最大優(yōu)點是對電磁干擾的天然免疫能力。此外，光纖水聽器還具有噪聲水平低、動態(tài)范圍大、水下無電、穩(wěn)定性和可靠性高、易于組成大規(guī)模陣列等優(yōu)點�，F(xiàn)有的光纖水聽器包括光強(qiáng)度型、干涉型、偏振型、光柵型等。其中，光纖
激光水聽器(FLH)就是一種光柵型水聽器，但由于它的傳感元件光纖
激光器(又稱有源光纖光柵)相比于無源光纖光柵具有高功率和極窄線寬的特點，配合上基于光纖干涉技術(shù)的解調(diào)方法，它的微弱信號探測能力相比于普通的無源光纖光柵水聽器可以提高幾個數(shù)量級。
I}I}K~se* :tg@HyY) 壓電式水聽器和干涉式光纖水聽器是目前應(yīng)用最廣泛的水聲探測器件。與干涉式光纖水聽器相比，壓電式水聽器技術(shù)更加成熟，結(jié)構(gòu)和制作工藝更簡單，大規(guī)模生產(chǎn)時一致性可以得到相對較好的控制。但是，防漏電、耐高溫、長距離傳輸、動態(tài)范圍大則是光纖水聽器最大的優(yōu)勢。尤其在一些特殊領(lǐng)域(例如高溫高壓的深井油氣勘探領(lǐng)域)有著比壓電水聽器更為廣闊的應(yīng)用前景。與干涉式光纖水聽器相比，光纖激光水聽器的最大優(yōu)勢在于易復(fù)用，即“串聯(lián)即成陣”。同時，受彎曲半徑影響，干涉式光纖水聽器的體積較大，水聽器直徑通常大于 1cm。而由于光纖激光型水聽器結(jié)構(gòu)簡單，傳感單元僅為一根光纖的尺寸，光纖激光水聽器外徑可細(xì)至 4～6mm。當(dāng)然，受光纖激光器本身弦振動及系統(tǒng)1/f噪聲影響，加速度響應(yīng)較大、低頻段噪聲相對較高是目前光纖激光型水聽器存在的主要問題之一，有待進(jìn)一步摸索和改進(jìn)。
nA|gQibA Gl d H SCy 二、光纖激光水聽器基本原理
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2*( :H~UyrN ⒈ 光纖激光器及光纖激光水聽器原理
A)~ /~ oR!n bm ze-TBh/ 圖1.光纖激光器制備原理圖
v[p/c.p? i MLEIx() 分布式反饋(DFB)光纖激光器是通過在有源光纖上刻寫π相移光柵進(jìn)而形成的，其常見制作原理如圖1所示。采用高壓載氫方法進(jìn)行有源光纖的增敏，利用248nm的準(zhǔn)分子激光器配合相位掩模版采用遮擋法進(jìn)行光纖激光器的制作。通過耦合模理論和仿真分析可以得到光纖激光器的π相移區(qū)、有源區(qū)介質(zhì)
參數(shù)、激光器溫度分布對光纖激光器噪聲特性的影響。激光的制作工藝參數(shù)主要包括準(zhǔn)分子激光器的光強(qiáng)、曝光時間、寫入柵區(qū)的長度、有源區(qū)摻雜濃度、耦合系數(shù)等。激光器實物如圖2所示。
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