光纖水聽器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光纖水聽器。所述光纖水聽器包括：激光器、對所述激光器發(fā)出的激光進(jìn)行耦合的光纖耦合器、根據(jù)所述光纖耦合器耦合得到的光信號接收聲波調(diào)制的樣品臂、根據(jù)所述光纖耦合器耦合得到的光信號提供參考相位的參考臂、以及對所述光纖耦合器中形成的干涉信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的探測器，其中，所述樣品臂與參考臂共路于同一密封腔體中。本實用新型的光纖水聽器能夠避免受外界溫度等因素的影響，進(jìn)而提高測量靈敏度。
【專利說明】
光纖水聽器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及水下探測領(lǐng)域，特別涉及一種光纖水聽器。
【背景技術(shù)】
[0002]聲波作為一種機(jī)械波，可以在水中進(jìn)行遠(yuǎn)程能量傳遞，而其他類型的能量場在水中衰減和快，因此，聲波是海洋等水資源深層信息收集、傳遞和處理的最重要形式。
[0003]水聽器是水中偵聽聲波信息的儀器，具有廣泛的用途，例如用于海洋石油和天然氣的勘探、地震預(yù)測、水聲物理研究、海洋氣候以及漁業(yè)等眾多方面。
[0004]市場上較常用的水聽器包括:壓電式水聽器和光纖水聽器。近年來，隨著水聽器應(yīng)用的深入，由于壓電式水聽器出現(xiàn)了許多不足之處，例如對電磁場的敏感性、電纜負(fù)載等等，光纖水聽器的優(yōu)勢逐漸凸顯出來。例如，光纖水聽器具有抗電磁干擾、電絕緣、穩(wěn)定可靠性高等眾多優(yōu)點(diǎn)。
[0005]其中，基于光纖干涉儀原理的光纖水聽器，由于參考臂和樣品臂處于同一環(huán)境中，受到外界環(huán)境的干擾較小，具有較高的靈敏度，越來越受到人們的重視。
[0006]然而，也正是由于參考臂和樣品臂的存在，使得光纖水聽器必須保證進(jìn)入兩臂的光強(qiáng)相等，而且仍然不可避免的會受到溫度的影響，導(dǎo)致靈敏度可提高的范圍有限。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]基于此，本實用新型的目的在于提供一種能夠提高靈敏度的光纖水聽器。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供如下技術(shù)方案:
[0009]—種光纖水聽器，包括:激光器、對所述激光器發(fā)出的激光進(jìn)行耦合的光纖耦合器、根據(jù)所述光纖耦合器耦合得到的光信號接收聲波調(diào)制的樣品臂、根據(jù)所述光纖耦合器耦合得到的光信號提供參考相位的參考臂、以及對所述光纖耦合器中形成的干涉信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的探測器，其中，所述樣品臂與參考臂共路于同一密封腔體中。
[0010]優(yōu)選地，所述密封腔體中設(shè)有傳輸單元和與所述傳輸單元緊密貼合的反射膜，所述光纖耦合器耦合得到的光信號傳輸至所述傳輸單元后分光，一部分光信號通過傳輸單元直接原路返回至所述光纖耦合器形成參考光，另一部分光信號繼續(xù)傳輸經(jīng)所述反射膜反射后原路返回至所述光纖耦合器形成信號光，以通過所述參考光和信號光于所述光纖耦合器中發(fā)生干涉形成所述干涉信號。
[0011]優(yōu)選地，所述反射膜的材質(zhì)為聚二甲基硅氧烷，厚度為1_。
[0012]優(yōu)選地，所述傳輸單元靠近所述光纖耦合器的一端設(shè)有密封件，靠近所述反射膜的一端設(shè)有窗片，所述密封件與窗片之間以水進(jìn)行填充，以通過填充的水進(jìn)行大氣壓平衡。
[0013]優(yōu)選地，用于傳輸光信號的光纖的光纖頭與所述窗片之間的距離為0.5mm。
[0014]優(yōu)選地，所述光纖頭為直徑2.5mm的陶瓷光纖頭。
[0015]優(yōu)選地，所述密封腔體的材質(zhì)為不銹鋼。
[0016]優(yōu)選地，所述光纖耦合器的分光比為1:1。
[0017]優(yōu)選地，所述激光器發(fā)出的激光的中心波長為1310nm。
[0018]由以上本實用新型所提供的技術(shù)方案可見，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0019]通過在光纖水聽器中設(shè)置激光器、光纖耦合器、樣品臂、參考臂和探測器，并使得樣品臂和參考臂共路于同一密封腔體中。也就是說，參考臂和樣品臂不再是兩個不同的光路，二者共享光纖耦合器耦合得到的同一光信號，以此避免調(diào)節(jié)進(jìn)入兩臂的光強(qiáng)，同時也避免了二者分路時所受到的溫度等因素的影響，從而有利于提高光纖水聽器的靈敏度。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實用新型各實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對本實用新型各實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021 ]圖1為一實施例的光纖水聽器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更好地理解本實用新型中的技術(shù)方案，并使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本實用新型的各實施例中的技術(shù)方案予以進(jìn)一步地詳盡說明。
[0023]本實用新型的權(quán)利要求書中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不是用于描述特定的順序或者先后次序的。應(yīng)該理解為，這樣使用的部件在適當(dāng)情況下可以相互交換，由此在【具體實施方式】中將不再進(jìn)行類似地描述，而僅以圖示標(biāo)號加以區(qū)別。
[0024]請參閱圖1，在一實施例中，一種光纖水聽器100包括:激光器10、光纖耦合器20、共路于同一密封腔體30中的樣品臂301和參考臂302、以及探測器40。
[0025]其中，激光器10作為光源，用于發(fā)出具有一定波長的激光。較優(yōu)地，激光的中心波長為 1310nm。
[0026]光纖耦合器20用于對激光器10發(fā)出的激光進(jìn)行耦合，此外，樣品臂301返回的信號光以及參考臂302返回的參考光將于光纖耦合器20中發(fā)生干涉形成干涉信號。
[0027]本實施例中，由于樣品臂301和參考臂302共路于同一密封腔體30中，因此，光纖耦合器20的分光比為1:1。也就是說，激光經(jīng)過光纖耦合器20僅耦合得到一束光信號，以在樣品臂301和參考臂302之間進(jìn)行共享，避免了現(xiàn)有技術(shù)中光信號在進(jìn)入樣品臂301和參考臂302之前需要先進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)節(jié)，以此降低了光纖水聽器100的復(fù)雜度，降低了光纖水聽器100的制造成本。
[0028]樣品臂301用于根據(jù)光纖耦合器20耦合得到的光信號接收聲波調(diào)制，并返回至光纖親合器20形成信號光。
[0029]參考臂302用于根據(jù)光纖耦合器20耦合得到的光信號提供參考相位，并返回至光纖親合器20形成參考光。
[0030]本實施例中，樣品臂301和參考臂302共路于同一密封腔體30，避免了二者分路時所受到的溫度等因素的影響，從而有利于提高光纖水聽器的靈敏度。
[0031]具體地，如圖1所示，密封腔體30中設(shè)有傳輸單元31和與傳輸單元31緊密貼合的反射膜32。
[0032]光纖耦合器20耦合得到的光信號傳輸至傳輸單元31后分光:一部分光信號通過傳輸單元31直接原路返回至光纖耦合器20形成參考光，該參考光所在光路即構(gòu)成參考臂302;另一部分光信號繼續(xù)傳輸經(jīng)反射膜32反射后原路返回至光纖耦合器20形成信號光，該信號光所在光路即構(gòu)成樣品臂301。
[0033]進(jìn)一步地，傳輸單元31靠近光纖耦合器20的一端設(shè)有密封件311，靠近反射膜32的一端設(shè)有窗片312。
[0034]因為光纖水聽器100是需要放置于水中進(jìn)行聲波信息的偵聽，為了與水中大氣壓保持平衡，密封件311與窗片312之間將以水進(jìn)行填充，以通過填充的水進(jìn)行大氣壓平衡，進(jìn)而避免了光纖水聽器100因為氣壓過大而受損。
[0035]此外，通過密封件311和窗片312使得傳輸單元31具有良好的密封作用，進(jìn)而使得密封件311與窗片312之間填充的水不會進(jìn)入光纖水聽器100的其他位置，避免了對其他器件，尤其是防水效果不佳的器件造成損害。
[0036]較優(yōu)地，密封腔體30的材質(zhì)為不銹鋼。密封件311的材質(zhì)為密封膠。
[0037]如圖1所示，用于傳輸光信號的光纖的光纖頭與窗片312之間的距離為0.5mm。也就是說，光信號僅能夠傳輸至距離窗片312 0.5mm之前，以防止聲波振動造成窗片312向光纖頭移動，造成窗片312與光纖頭之間的距離過近導(dǎo)致光飽和，而無法區(qū)分參考光和信號光。優(yōu)選地，光纖頭為直徑2.5mm的陶瓷光纖頭。
[0038]反射膜32的材質(zhì)為聚二甲基硅氧烷(PDMS)。通過PDMS能夠發(fā)生輕微地形變所產(chǎn)生的多普勒頻移現(xiàn)象，形變后的PDMS與傳輸單元31共同構(gòu)成樣品臂301接受聲波的調(diào)制，形變前的PDMS則作為參考臂302提供參考相位。換而言之，形變越厲害，所形成的干涉信號的振蕩頻率越大，進(jìn)而反映出聲波的強(qiáng)度越強(qiáng)。
[0039]進(jìn)一步地，反射膜32具有一厚度，優(yōu)選為1mm，以使得參考臂302中所產(chǎn)生的光干涉現(xiàn)象可以被削弱地忽略不計，而樣品臂301中所產(chǎn)生的光干涉現(xiàn)象得以保留，從而參考臂302能夠返回參考光，樣品臂301中能夠返回信號光。
[0040]探測器40用于對光纖耦合器20中形成的干涉信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，即將干涉信號轉(zhuǎn)換為電信號，并將電信號傳輸至外部終端設(shè)備(例如計算機(jī))進(jìn)行信號處理，即可拾取聲波?目息O
[0041]探測器40可以是具有光電轉(zhuǎn)換功能的器件或者電路，例如，探測器40為CCD(Charge Coupled Device，電子親合器件)。
[0042]現(xiàn)結(jié)合圖1，對一具體實施例的光纖水聽器的工作原理加以詳細(xì)地描述如下。
[0043 ] I)由激光器1發(fā)出131 Onm激光，經(jīng)過光纖親合器20親合成一束光信號；
[0044]2)該光信號經(jīng)傳輸單元31的密封件311進(jìn)入密封腔體30，并繼續(xù)傳輸至窗片312分光，一部分光信號直接原路返回至光纖耦合器20形成參考光，另一部分光信號穿過反射膜32后原路返回至光纖耦合器20形成信號光，于光纖耦合器20中發(fā)生干涉形成干涉信號；
[0045]3)該干涉信號經(jīng)探測器40轉(zhuǎn)換為電信號，并傳輸至計算機(jī)進(jìn)行信號處理，基于多普勒頻移原理，通過電信號的振蕩頻率正比于聲波的強(qiáng)度，從而實現(xiàn)聲波信息的拾取。
[0046]上述內(nèi)容，僅為本實用新型的較佳實施例，并不構(gòu)成對本實用新型保護(hù)范圍的限定。任何在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種光纖水聽器，其特征在于，包括:激光器、對所述激光器發(fā)出的激光進(jìn)行耦合的光纖耦合器、根據(jù)所述光纖耦合器耦合得到的光信號接收聲波調(diào)制的樣品臂、根據(jù)所述光纖耦合器耦合得到的光信號提供參考相位的參考臂、以及對所述光纖耦合器中形成的干涉信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的探測器，其中，所述樣品臂與參考臂共路于同一密封腔體中。2.如權(quán)利要求1所述的光纖水聽器，其特征在于，所述密封腔體中設(shè)有傳輸單元和與所述傳輸單元緊密貼合的反射膜，所述光纖耦合器耦合得到的光信號傳輸至所述傳輸單元后分光，一部分光信號通過傳輸單元直接原路返回至所述光纖耦合器形成參考光，另一部分光信號繼續(xù)傳輸經(jīng)所述反射膜反射后原路返回至所述光纖耦合器形成信號光，以通過所述參考光和信號光于所述光纖耦合器中發(fā)生干涉形成所述干涉信號。3.如權(quán)利要求2所述的光纖水聽器，其特征在于，所述反射膜的材質(zhì)為聚二甲基硅氧烷，厚度為Imm04.如權(quán)利要求2所述的光纖水聽器，其特征在于，所述傳輸單元靠近所述光纖耦合器的一端設(shè)有密封件，靠近所述反射膜的一端設(shè)有窗片，所述密封件與窗片之間以水進(jìn)行填充，以通過填充的水進(jìn)行大氣壓平衡。5.如權(quán)利要求4所述的光纖水聽器，其特征在于，用于傳輸光信號的光纖的光纖頭與所述窗片之間的距離為0.5mm。6.如權(quán)利要求5所述的光纖水聽器，其特征在于，所述光纖頭為直徑2.5mm的陶瓷光纖頭。7.如權(quán)利要求1所述的光纖水聽器，其特征在于，所述密封腔體的材質(zhì)為不銹鋼。8.如權(quán)利要求1所述的光纖水聽器，其特征在于，所述光纖耦合器的分光比為1:1。9.如權(quán)利要求1所述的光纖水聽器，其特征在于，所述激光器發(fā)出的激光的中心波長為1310nmo
【文檔編號】G01H9/00GK205537938SQ201620271076
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月2日
【發(fā)明人】吉雁鴻, 黃強(qiáng), 王子晗, 靳杰, 鄺國濤
【申請人】深圳市生強(qiáng)科技有限公司