一种差频调制系统及其控制方法、光纤水听器与流程

本发明涉及光纤传感，具体的讲，涉及一种差频调制系统及其控制方法、光纤水听器。

背景技术：

1、光纤水听器是利用光纤传感技术，将声信号加载到光干涉的相位信息上，具有灵敏度高、传输距离远、抗电磁干扰能力强，易于大规模复用等优点。近年来光纤水听器在工程应用中得到广泛推广，在岸基探测、拖曳探测阵列、潜用舷侧探测阵列中都有使用，取得较好的应用效果。差频调制是光纤水听器的一种调制方式，利用差频调制的光纤水听器具有调制稳定度高、解调简洁和动态范围大等优点。

2、光纤水听器差频调制是产生两个光频率不同的脉冲光信号，且两个脉冲光信号在时序上有一定的时延要求。现有技术通常是用一个单独的光开关器件将连续光调制成脉冲光信号，该脉冲光信号分别被两个光移频器件移频，生成两个光频率不同的脉冲光信号，两个脉冲光信号之间的时延是在其中任意一个脉冲光的传播路径上用一段光纤来实现时延要求。但差频调制方式相较于其它光纤水听器调制方式，其使用的光学器件多，光路复杂和功耗较大，不适用低功耗、小型化等应用场景。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种差频调制系统及其控制方法、光纤水听器，从而降低差频调制系统的功耗和复杂度，优化采用该差频调制系统的光纤水听器的性能。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一方面，提供一种差频调制系统，包括第一移频器、第二移频器、第一耦合器、第二耦合器和移频驱动器；

4、移频驱动器的输入端用于接收调制脉冲电信号，移频驱动器包括第一输出端和第二输出端，第一输出端与第一移频器连接，第二输出端与第二移频器连接，移频驱动器用于根据接收的调制脉冲电信号，通过第一输出端向第一移频器输出调制频率为第一频率的第一脉冲调制电信号，并通过第二输出端向第二移频器输出调制频率为第二频率的第二脉冲调制电信号；

5、第一移频器用于根据第一脉冲调制电信号对接收的第一路连续光信号进行移频得到第一调制脉冲光信号，第二移频器用于根据第二脉冲调制电信号对接收的第二路连续光信号进行移频得到第二调制脉冲光信号；

6、第一耦合器直接与第一移频器以及第二移频器连接，第一耦合器用于将第一调制脉冲光信号和第二调制脉冲光信号耦合，得到输出调制脉冲光信号；

7、第二耦合器直接与第一移频器以及第二移频器连接，第二耦合器用于将第一路连续光信号输入第一移频器，将第二路连续光信号输入第二移频器。

8、其中，移频驱动器包括：

9、第一生成模块，第一生成模块用于根据接收的调制脉冲电信号生成第一脉冲调制电信号；

10、第二生成模块，第二生成模块用于根据接收的调制脉冲电信号生成第二脉冲调制电信号。

11、其中，移频驱动器还包括：

12、延时模块，延时模块用于使得第一脉冲调制电信号和第二脉冲调制电信号之间具有第一预设延时时长。

13、其中，输出调制脉冲光信号中包括具有第三频率的第一脉冲光和具有第四频率的第二脉冲光，第一脉冲光和第二脉冲光之间具有第二预设延时时长，第二预设延时时长与第一预设延时时长相等。

14、其中，第一脉冲调制电信号和第二脉冲调制电信号同源且相位锁定。

15、其中，第一路连续光在第一移频器中的光程为△l1，生成的第一调制脉冲光信号在第一耦合器中的光程为△l2，第二路连续光在第二移频器中的光程为△l11，生成的第二调制脉冲光信号在第一耦合器中的光程为△l22，△l1、△l2、△l11、△l22之间满足：

16、△l1+△l2＝△l11+△l22。

17、其中，差频调制系统还包括连续光输出装置，连续光输出装置与第二耦合器分别连接，连续光输出装置用于输出连续光信号，连续光信号包括第一路连续光信号和第二路连续光信号。

18、其中，连续光信号的光频率为第五频率f5，第一频率记为f1，第二频率记为f2，输出调制脉冲光信号中的第一脉冲光的光频率为第三频率f3，f3满足：

19、f3＝f5+f1；

20、输出调制脉冲光信号中的第二脉冲光的光频率为第四频率f4，f4满足：

21、f4＝f5+f2。

22、本发明的第二方面，提供一种差频调制系统的控制方法，该差频调制系统的控制方法包括：

23、向移频驱动器输入调制脉冲电信号，并向第一移频器输入第一路连续光信号，向第二移频器输入第二路连续光信号；

24、移频驱动器根据调制脉冲电信号向第一移频器输出调制频率为第一频率的第一脉冲调制电信号，并向第二移频器输出调制频率为第二频率的第二脉冲调制电信号；

25、第一移频器根据第一脉冲调制电信号对第一路连续光信号进行移频得到第一调制脉冲光信号，第二移频器根据第二脉冲调制电信号对第二路连续光信号进行移频得到第二调制脉冲光信号；

26、将第一调制脉冲光信号和第二调制脉冲光信号耦合，得到输出调制脉冲光信号。

27、本发明的第三方面，还提供一种光纤水听器，该光纤水听器包括上述差频调制系统。

28、本发明的有益效果是：本发明提供的差频调制系统包括第一移频器、第二移频器、第一耦合器、第二耦合器和移频驱动器；移频驱动器的输入端用于接收调制脉冲电信号，移频驱动器用于根据接收的调制脉冲电信号，通过第一输出端向第一移频器输出调制频率为第一频率的第一脉冲调制电信号，并通过第二输出端向第二移频器输出调制频率为第二频率的第二脉冲调制电信号；第一移频器用于根据第一脉冲调制电信号对接收的第一路连续光信号进行移频得到第一调制脉冲光信号，第二移频器用于根据第二脉冲调制电信号对接收的第二路连续光信号进行移频得到第二调制脉冲光信号；第一耦合器用于将第一调制脉冲光信号和第二调制脉冲光信号耦合，得到输出调制脉冲光信号；第二耦合器用于将第一路连续光信号输入第一移频器，将第二路连续光信号输入第二移频器。如此，无需另外设置光开关器件，通过移频驱动器向第一移频器、第二移频器输送脉冲调制电信号，以使得第一移频器和第二移频器在脉冲调制电信号的作用下生成调制脉冲光信号，从而降低系统的功耗和复杂度。另外，第一移频器和第二移频器均直接与第一耦合器连接，省去了延时光纤，无需再对差频调制系统进行隔振、隔声等处理，从而在优化系统性能的同时进一步简化了系统结构。

技术特征：

1.一种差频调制系统，其特征在于，所述差频调制系统包括第一移频器、第二移频器、第一耦合器、第二耦合器和移频驱动器；

2.根据权利要求1所述的差频调制系统，其特征在于，所述移频驱动器包括：

3.根据权利要求2所述的差频调制系统，其特征在于，所述移频驱动器还包括：

4.根据权利要求3所述的差频调制系统，其特征在于，所述输出调制脉冲光信号中包括具有第三频率的第一脉冲光和具有第四频率的第二脉冲光，所述第一脉冲光和所述第二脉冲光之间具有第二预设延时时长，所述第二预设延时时长与所述第一预设延时时长相等。

5.根据权利要求1至4任一项所述的差频调制系统，其特征在于，所述第一脉冲调制电信号和所述第二脉冲调制电信号同源且相位锁定。

6.根据权利要求1至4任一项所述的差频调制系统，其特征在于，所述第一路连续光在所述第一移频器中的光程为△l1，生成的所述第一调制脉冲光信号在所述第一耦合器中的光程为△l2，所述第二路连续光在所述第二移频器中的光程为△l11，生成的所述第二调制脉冲光信号在所述第一耦合器中的光程为△l22，△l1、△l2、△l11、△l22之间满足：

7.根据权利要求1至4任一项所述的差频调制系统，其特征在于，所述差频调制系统还包括连续光输出装置，所述连续光输出装置与所述第二耦合器连接，所述连续光输出装置用于输出连续光信号，所述连续光信号包括所述第一路连续光信号和所述第二路连续光信号。

8.根据权利要求7所述的差频调制系统，其特征在于，所述连续光信号的光频率为第五频率f5，所述第一频率记为f1，所述第二频率记为f2，所述输出调制脉冲光信号中的第一脉冲光的光频率为第三频率f3，f3满足：

9.一种差频调制系统的控制方法，其特征在于，所述差频调制系统的控制方法包括：

10.一种光纤水听器，其特征在于，所述光纤水听器包括如权利要求1至8任一项所述的差频调制系统。

技术总结
本发明公开了一种差频调制系统及其控制方法、光纤水听器。本发明的差频调制系统包括第一移频器、第二移频器、第一耦合器、第二耦合器和移频驱动器；移频驱动器的输入端用于接收调制脉冲电信号，并根据接收的调制脉冲电信号，通过第一输出端向第一移频器输出调制频率为第一频率的第一脉冲调制电信号，并通过第二输出端向第二移频器输出调制频率为第二频率的第二脉冲调制电信号。采用该系统，无需另外设置光开关器件，从而降低了系统的功耗和复杂度。另外，第一移频器和第二移频器均直接与第一耦合器连接，省去了延时光纤，无需再对差频调制系统进行隔振、隔声等处理，从而在优化系统性能的同时进一步简化了系统结构。

技术研发人员：张磊,石亚莉,闫高建,关珺珺,周研,吴梦遥,丁兆斌,李友如
受保护的技术使用者：中科长城海洋信息系统有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15