一种光纤水听器传输系统及光信号传输方法技术方案

本发明专利技术提供一种光纤水听器传输系统及光信号传输方法，属于光纤水听器技术领域，系统包括：顺次连接的光信号发射链路、光纤水听器阵列和光信号接收链路；光信号发射链路用于将光信号调制成脉冲序列传输至光纤水听器阵列；光纤水听器阵列用于基于脉冲序列将水声振动信号加载到光信号；光信号接收链路用于通过光放大泵浦器和增益单元将光纤水听器阵列发送的光信号进行放大，并对放大后的光信号进行处理，以输出水声数字信号。本发明专利技术能在不增加光纤的前提下，提高远程光放大效率，提升传输信号光的光功率和信噪比，降低系统相位噪声，提高系统的老化与维修余量，延迟系统使用寿命。延迟系统使用寿命。延迟系统使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤水听器传输系统及光信号传输方法


[0001]本专利技术涉及光纤水听器
，尤其涉及一种光纤水听器传输系统及光信号传输方法。

技术介绍

[0002]光纤水听器阵列灵敏度高、动态范围大，是探测海洋声场信息的重要手段，又因其绝缘性好、抗电磁干扰能力强、体积小、重量轻、与光缆连接性好，成为海底大规模应用和组建海底探测网络的不二选择。光纤水听器阵列通过光缆传输信号，与海底电缆相比，光缆传输损耗低、成本低、抗电磁干扰能力强、体积小、重量轻、布放方便，在长距离传输方面有明显优势，并且，光缆不存在短路和高压击穿等问题，不怕海水导电，更适合在海底长期生存。因此，采用光缆远程传输光纤水听器信号是理想的光纤水听器远程全光传输方案。
[0003]然而，大规模光纤水听器阵列远程传输时，仍受到长距离传输光路损耗大、注入信号光功率受限、光缆芯数有限和系统成本的约束，而提升光放大效率是在一定约束限制下能实现大规模光纤水听器阵列远程传输的有效手段，包括以下几种原因：1）长距离链路传输损耗较大：长距离传输时，通常使用的G.652D型光纤、G.654E型光纤和G.654D型光纤损耗分别为0.185dB/km、0.17dB/km和0.16dB/km，则对应100km往返传输的损耗分别为37dB、34dB和32dB，再加上分支器、连接器等，链路传输损耗更大。因此在合理控制成本的前提下采用更低损耗的光纤是降低传输链路损耗的有效方法。
[0004]2）大规模光纤水听器阵列损耗较大：目前常用的大规模光纤水听器阵列复用技术为波分复用、时分复用和空分复用，光纤水听器基元数=波分数
×
时分数
×
空分数，大规模光纤水听器阵列的损耗高达20至30dB。通过增加空分数、减少时分和波分数可降低光纤水听器阵列损耗，但该方法会导致传输光缆中的光纤数增加。
[0005]3）非线性效应限制了注入光功率进一步提高：提高远距离光纤水听器系统接收光功率和信噪比最直接的方法是提高注入光纤的光功率，但是注入光功率过高会在传输光纤中产生非线性效应。尽管已有研究通过增加工作波长间隔、不同波长间错峰传输、对传输光进行相位调制、分段隔离等方式抑制四波混频和受激布里渊效应，但是仍不能满足传输距离进一步提高的要求，并且该方法提高注入光功率的同时，引入了受激拉曼效应和调制不稳定性等新的问题。
[0006]4）光缆芯数受成缆技术与成本限制：光缆中增加光纤芯数可利用更多的光纤传输光纤水听器的光信号和遥泵放大的泵浦光，有利于降低光纤水听器阵列损耗和增加光放大能力，但是受光缆制造工艺和制造成本等限制，长距离海缆的光纤芯数不能无限制增加。目前超到100km传输的实际海洋工程中，单根海缆的光纤芯数不超过100根。
[0007]5）提高光放大效率提升远距离传输能力：传统的光纤水听器远距离传输系统中，采用单独的光纤为远端的增益单元提供泵浦光，或通过拉曼放大器进行光放大，前者需要增加光纤用于泵浦光传输，后者有大量的泵浦光透过光纤后浪费掉，费效比较高。
[0008]因此，需要提出一种新的远距离光纤水听器传输系统。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供一种光纤水听器传输系统及光信号传输方法，用以解决现有技术中光纤水听器阵列传输系统受限于长距离导致链路传输损耗过大和成本过高的缺陷。
[0010]第一方面，本专利技术提供一种光纤水听器传输系统，包括：顺次连接的光信号发射链路、光纤水听器阵列和光信号接收链路；所述光信号发射链路用于将光信号调制成脉冲序列传输至所述光纤水听器阵列；所述光纤水听器阵列用于基于所述脉冲序列将水声振动信号加载到光信号；所述光信号接收链路用于通过光放大泵浦器和增益单元将所述光纤水听器阵列发送的光信号进行放大，并对放大后的光信号进行处理，以输出水声数字信号。
[0011]根据本专利技术提供的一种光纤水听器传输系统，所述光信号发射链路包括相连接的光发射与调制设备和第一光纤链路；或者，所述光信号发射链路包括顺次连接的所述光发射与调制设备、所述第一光纤链路、第一增益单元和第二光纤链路，以及通过第五光纤链路与所述第一增益单元相连接的第一光放大泵浦器。
[0012]根据本专利技术提供的一种光纤水听器传输系统，所述光发射与调制设备包括顺次连接的窄线宽激光器单元、光调制单元和光放大单元；所述窄线宽激光器单元用于发射相干光至所述光调制单元；所述光调制单元用于将所述相干光调制为光脉冲序列后发送至所述光放大单元；所述光放大单元用于将所述光脉冲序列进行功率放大后输入至所述第一光纤链路。
[0013]根据本专利技术提供的一种光纤水听器传输系统，所述第一光放大泵浦器用于向所述第一增益单元发送第一激励信号；所述第一增益单元用于基于所述第一激励信号将所述第一光纤链路输入的光信号进行放大，传输至所述第二光纤链路。
[0014]根据本专利技术提供的一种光纤水听器传输系统，所述光信号接收链路包括顺次连接的第三光纤链路、第二增益单元、第四光纤链路、合束器和信号接收与解调设备，以及与所述合束器相连接的第二光放大泵浦器。
[0015]根据本专利技术提供的一种光纤水听器传输系统，所述第三光纤链路用于将所述光纤水听器阵列输出的光信号传输至所述第二增益单元；所述第二增益单元用于将所述光信号进行放大后，通过所述第四光纤链路传输至所述合束器；所述合束器用于接收所述第二光放大泵浦器发送的第二激励信号，将所述第二激励信号与所述第四光纤链路传输的光信号进行耦合，使光信号在所述第四光纤链路和所述第二增益单元得到放大；所述信号接收与解调设备用于对放大后的光信号进行解波分复用处理后转化为电信号，并对所述电信号进行模式转换和解调运算，以输出所述水声数字信号。
[0016]根据本专利技术提供的一种光纤水听器传输系统，所述光纤水听器阵列包括多个光纤水听器子阵列。
[0017]根据本专利技术提供的一种光纤水听器传输系统，所述第一光纤链路的长度与所述第
三光纤链路及所述第四光纤链路的长度之和相等；或者所述第一光纤链路的长度与所述第五光纤链路的长度相等，所述第一光纤链路及所述第二光纤链路的长度之和与所述第三光纤链路及所述第四光纤链路的长度之和相等。
[0018]根据本专利技术提供的一种光纤水听器传输系统，所述第一光纤链路、所述第二光纤链路和所述第五光纤链路为第一预设类型光纤；所述第三光纤链路和所述第四光纤链路为第二预设类型光纤。
[0019]第二方面，本专利技术还提供一种光纤水听器的光信号传输方法，包括：光信号发射链路输出光信号，将所述光信号调制成脉冲序列传输至光纤水听器阵列；光纤水听器阵列基于所述脉冲序列将水声振动信号加载到光信号；光信号接收链路通过光放大泵浦器和增益单元将所述光纤水听器阵列发送的光信号进行放大，并对放大后的光信号进行处理，以输出水声数字信号。
[0020]本专利技术提供的光纤水听器传输系统及光信号传输方法，通过在光纤水听器远程全光传输系统中利用泵浦光同时实现光纤的分布式拉曼放大和增益单元定点放大，能在不增加光纤的前提下，提高远程光放大效率，提升传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤水听器传输系统，其特征在于，包括：顺次连接的光信号发射链路、光纤水听器阵列和光信号接收链路；所述光信号发射链路用于将光信号调制成脉冲序列传输至所述光纤水听器阵列；所述光纤水听器阵列用于基于所述脉冲序列将水声振动信号加载到光信号；所述光信号接收链路用于通过光放大泵浦器和增益单元将所述光纤水听器阵列发送的光信号进行放大，并对放大后的光信号进行处理，以输出水声数字信号。2.根据权利要求1所述的光纤水听器传输系统，其特征在于，所述光信号发射链路包括相连接的光发射与调制设备和第一光纤链路；或者，所述光信号发射链路包括顺次连接的所述光发射与调制设备、所述第一光纤链路、第一增益单元和第二光纤链路，以及通过第五光纤链路与所述第一增益单元相连接的第一光放大泵浦器。3.根据权利要求2所述的光纤水听器传输系统，其特征在于，所述光发射与调制设备包括顺次连接的窄线宽激光器单元、光调制单元和光放大单元；所述窄线宽激光器单元用于发射相干光至所述光调制单元；所述光调制单元用于将所述相干光调制为光脉冲序列后发送至所述光放大单元；所述光放大单元用于将所述光脉冲序列进行功率放大后输入至所述第一光纤链路。4.根据权利要求2所述的光纤水听器传输系统，其特征在于，所述第一光放大泵浦器用于向所述第一增益单元发送第一激励信号；所述第一增益单元用于基于所述第一激励信号将所述第一光纤链路输入的光信号进行放大，传输至所述第二光纤链路。5.根据权利要求2所述的光纤水听器传输系统，其特征在于，所述光信号接收链路包括顺次连接的第三光纤链路、第二增益单元、第四光纤链路、合束器和信号接收与解调设备，以及与所述合束器相连接的第二光放大泵浦器。6.根据权利要求5所述的光纤水听器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯，申和平，张海兵，吴敢锋，
申请(专利权)人：武汉普惠海洋光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：