干涉型光纤水听器低噪声、高稳定3×3多相检测技术研究

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干涉型光纤水听器的深海特殊应用背景对水听器信号检测技术提出了高稳定性和低噪声的要求,论文围绕这两个特殊要求,开展了基于3×3耦合器的光纤水听器多相检测关键技术研究。针对3×3耦合器的不对称性,提出了基于光频调制的椭圆拟合算法以实现3×3耦合器三路非对称参数的快速准确测量;研究了光源伴生调幅和调制谐波对3×3耦合器三路非对称参数测量的影响,提出了相应的解决方案并通过实验验证了方案的可行性;通过实验深入研究了光频调制频率、调制幅度及光纤干涉仪臂差对3×3耦合器三路非对称参数测量影响,通过实验优化了光纤干涉仪臂差并实现了系统噪声的最优化;通过仿真和大量实验,深入研究了基于光频调制的3×3耦合器多相检测技术,并运用FPGA开发平台实现了基于光频调制3×3耦合器多相检测技术的数字化解调。本论文的主要研究成果及创新点如下:1、提出了基于光频调制的椭圆拟合算法以实现3×3耦合器三路非对称参数的快速准确测量,通过光源检测反馈抑制了光源伴生调幅和调制谐波对3×3耦合器三路非对称参数测量的影响,解调稳定性达到了±0.55 d B,实现了高稳定3×3耦合器多相检测技术;2、研究了光频调制频率、调制幅度及光纤干涉仪臂差对3×3耦合器三路非对称参数测量的影响,通过实验优化了光纤干涉仪臂差以实现系统噪声的最优化,研究结果表明,采用实验精度所允许的最小臂差为4.2 cm的光纤干涉仪即可实现3×3耦合器三路非对称参数的准确测量,此时系统相位噪声达到-122 d B Hz@1k Hz;3、运用FPGA开发平台实现了基于光频调制3×3耦合器多相检测技术的数字化解调。
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