【摘要】：外差相干探測技術(shù)是高速光纖通信中近年來快速發(fā)展的重要技術(shù),隨著光纖水聽器陣列技術(shù)的發(fā)展和對水聲信號檢測的靈敏度、信噪比、動態(tài)范圍的要求越來越高,將外差相干探測技術(shù)應用于水聲信號檢測中十分必要。本文對外差相干探測技術(shù)進行研究,重點研究外差相干探測系統(tǒng)中的噪聲來源和噪聲抑制方法,通過相干光通信基礎(chǔ)進行理論分析,仿真建模和實驗驗證,并且搭建完整的直接探測系統(tǒng)作為對比,驗證外差相干探測光接收機在窄帶低功率信號遠距離傳輸方面的優(yōu)勢。本論文研究了外差相干探測接收機的性能優(yōu)化,主要工作如下:一、介紹了外差相干探測和直接探測(Intensity Modulation Direct Detection,IM/DD)系統(tǒng)的基本原理,探討了EDFA(Erbiur Doped Fiber Amplifier)中ASE(Amplified Spontaneous Noise)的噪聲模型,綜合考慮了兩種系統(tǒng)的噪聲來源,并從理論上分析了激光器相位噪聲和EDFA中ASE的噪聲等對探測系統(tǒng)整體噪聲的影響,從理論上對比分析了兩種探測系統(tǒng)鏈路增益和信噪比的大小。二、通過matlab仿真軟件搭建完整的仿真模型,選取合適的參數(shù),仿真分析了激光器線寬、光濾波器、EDFA和本振光功率對兩種系統(tǒng)總體噪聲性能的影響,最后仿真結(jié)果得出結(jié)論,可以通過本振光功率實現(xiàn)無信噪比損失的光放大,在水聲信號傳輸距離達到370km時,相對于IM/DD系統(tǒng),外差相干探測系統(tǒng)的信噪比實現(xiàn)了 23dB的優(yōu)化。三、基于理論分析結(jié)果和仿真結(jié)果,搭建完整的實驗驗證系統(tǒng),對兩種接收解調(diào)系統(tǒng)進行實驗結(jié)果測量并進行對比得出結(jié)論,外差相干探測系統(tǒng)與直接探測系統(tǒng)相比,微弱信號在遠距離傳輸過程中能實現(xiàn)信噪比的大幅度提高,最后在接收機前輸入信號光功率為-47dBm時,實現(xiàn)了 10dB的信噪比改善。
【圖文】：

ＳＤＭ）邋［２］、時分復用技術(shù)（Ｔｉｍｅ邋Ｄｉｖｉｓｉｏｎ邋Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＴＤＭ）邋和波分復用技術(shù)逡逑（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ邋Ｄｉｖｉｓｉｏｎ邋Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，邋ＷＤＭ）邋［２］0逡逑頻分復用技術(shù)的基本原理如圖１－１所示，使用不同頻率的激光器產(chǎn)生載波信逡逑號，進行各個水聽器感測單元探測傳感信號的調(diào)制，然后各路頻率不同的調(diào)制光逡逑經(jīng)過復用器合成一束光波進行信號的傳輸，在接收端使用光電探測器件進行光電逡逑轉(zhuǎn)換，再將混合電信號解復用后經(jīng)過一系列匹配的濾波器，按照各自不同的調(diào)制逡逑頻率進行濾波，從而得出各個傳感探測基元的探測信號再進行接下來的進一步解逡逑調(diào)。逡逑邐ｕｉｒｆｎ邋邐邋邐邋邐邋ｒ￣—ｉ０３！逡逑Ｌａｓｅｒ邋邐Ｓｅｎｓｏｒ邋邐邋邐邋Ｆｉｌｔｅｒ邋邐逡逑邐１邐￣；—Ｉ0２逡逑Ｌａｓｅｒ邋邐Ｓｅｎｓｏｒ邋邐邋邐邋Ｆｉｌｔｅｒ邋邐逡逑邐0，／ｉｎ邋邐邋邐邋ｆ）邋ｉ邋……邋ｄｅｍ邐ｍｒ—ｉ０３３逡逑Ｌａｓｅｒ邋邐一邋Ｓｅｎｓｏｒ邋邐邋ＭＵＸ邐Ｄｅｔｅｃｔｏｒ邐邐邋ｆｉｌｔｅｒ逡逑￣￣邋＾ｎｇｎ邋￣：邐邋｜￣￣￣￣ｌ＾ｎ逡逑Ｌａｓｅｒ邋邐邋Ｓｅｎｓｏｒ邋邐邋Ｆｉｌｔｅｒ邋邐逡逑圖１－１光纖水聽器頻分復用ＦＤＭ技術(shù)原理圖逡逑頻分復用技術(shù)在水聽器陣列發(fā)展應用過程中存在的主要問題是存在頻率混逡逑疊和互相干擾的問題，當我們傾向于發(fā)展大型陣列時，隨著陣列中探測基元數(shù)目逡逑的不斷X椉櫻詬從煤徒飧從霉討�，频聦嵞划分选择睖Z美�，，不同频率之间辶x銑魷只斕突岵

本文編號：2619574