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光纤水听器多路复用技术及其串扰与噪声分析

作　者: 李舰艇
导　师: 胡永明
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 光学工程
关键词: 光纤水听器阵列多路复用串扰噪声 PGC解调
分类号: TB565.1
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
下　载: 437次
引　用: 2次
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内容摘要

随着光纤水听器技术向着超大规模阵列方向发展,时分、波分复用技术被广泛的采用,串扰与噪声问题成为制约大规模阵列发展的瓶颈。本论文的主要工作就是在深入研究光纤水听器多路复用技术的基础上,对大规模复用系统的串扰和噪声问题进行深入细致的分析研究,探索降低或抑制串扰和噪声的技术、方法,为合理构建大规模光纤水听器阵列提供科学依据。本文从理论上分析了光纤水听器时分复用系统串扰的形成机理,分析了光脉冲调制器的消光比与系统串扰的关系;分别对光纤水听器波分复用系统的异频串扰和同频串扰进行了理论分析,研究了光纤水听器波分复用结构、波分复用器与解复用器隔离度等因素以及非线性效应对系统串扰的影响;对大规模光纤水听器复用系统噪声进行深入细致的理论分析,研究了系统噪声、相位分辨率、动态范围与复用数目、传输光纤长度、中继光纤放大器等诸多因素的关系。本论文的主要研究结果和创新在于:1、通过对基于光频调制PGC(相位生成载波)解调光纤水听器时分复用系统的研究,针对低相干光源的串扰强度迭加和高相干光源串扰的相干迭加,建立了理论分析的数学模型,得出了计算串扰的公式,明确了测试系统串扰的方法。2、对光纤水听器波分复用系统中串扰进行较为全面的分析,给出了波分复用器通道间隔离度与波分复用系统串扰的关系。3、针对一个大规模光纤水听器时分波分复用系统,建立了噪声分析模型,为抑制系统噪声、扩大系统动态范围提供了科学的方法。4、设计了一个空分8×波分8×时分8共512基元超大规模的光纤水听器阵列复用方案,为相关项目的开展提供了重要参考。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-23
  1.1 光纤水听器技术发展概况  11-13
  1.2 光纤水听器阵列复用技术  13-20
    1.2.1 多路复用的主要技术方案  13-16
    1.2.2 混合多重复用技术  16-19
    1.2.3 设计系统复用技术的原则  19-20
  1.3 光纤水听器阵列中的串扰与噪声问题及本论文的研究内容  20-23
第二章光纤水听器及其复用中的串扰与噪声问题  23-44
  2.1 光纤水听器工作原理  23-26
    2.1.1 干涉型光纤水听器的工作原理  23-24
    2.1.2 干涉仪声压相位调制原理  24-25
    2.1.3 全保偏光纤水听器  25-26
  2.2 光纤水听器PGC调制解调的信号检测原理  26-29
    2.2.1 光纤水听器信号检测技术  26
    2.2.2 内调制PGC调制解调原理  26-29
  2.3 时分复用系统中的串扰问题及其关键技术  29-35
    2.3.1 光纤水听器时分复用系统的工作原理  29-30
    2.3.2 时分复用系统中的串扰问题  30
    2.3.3 时分复用系统中的阵列损耗及其带来的噪声问题  30-32
    2.3.4 时分复用光纤水听器阵列的PGC调制解调  32-33
    2.3.5 光脉冲调制器件原理及性能比较  33-35
  2.4 波分复用系统中的串扰问题及其关键技术  35-40
    2.4.1 光纤水听器波分复用系统的工作原理  35-36
    2.4.2 光纤水听器波分复用系统中的串扰问题  36
    2.4.3 光纤水听器波分复用系统对光源性能要求  36-38
    2.4.4 光纤水听器波分复用系统对波分复用器性能要求  38-39
    2.4.5 光纤水听器波分复用系统光纤放大器性能要求  39-40
  2.5 受激布里渊散射对光纤水听器复用系统的影响  40-42
  本章小结  42-44
第三章光纤水听器时分复用系统串扰问题研究  44-69
  3.1 时分复用系统串扰的形成原理  44-46
  3.2 时分复用系统强度迭加串扰的理论分析  46-47
  3.3 时分复用系统相干迭加串扰的理论分析  47-52
  3.4 时分复用系统串扰仿真分析  52-58
    3.4.1 时分复用系统串扰测试方法  53
    3.4.2 阵列对通道串扰的仿真分析  53-56
    3.4.3 通道对通道串扰的仿真分析  56-57
    3.4.4 光脉冲调制器件消光比与串扰的关系  57
    3.4.5 复用通道数与串扰的关系  57-58
    3.4.6 小结  58
  3.5 时分复用系统串扰测试分析  58-66
    3.5.1 两路高速保偏光纤水听器时分复用系统设计与搭建  58-61
    3.5.2 两路时分复用系统串扰测试分析  61-63
    3.5.3 利用光开关实现的8 路时分复用系统串扰测试  63-66
  3.6 影响时分复用系统光纤串扰性能的其他因素  66-68
    3.6.1 串扰频率的混叠分析  66-67
    3.6.2 传导光纤串扰  67-68
  本章小结  68-69
第四章光纤水听器波分复用系统串扰问题研究  69-82
  4.1 光纤水听器波分复用系统中异频串扰  69-71
  4.2 光纤水听器波分复用系统中同频串扰  71-74
  4.3 波分复用系统串扰测试分析  74-78
    4.3.1 波分复用/解复用器性能测试分析  74-75
    4.3.2 实验测试原理  75-76
    4.3.3 实验数据分析  76-78
  4.4 波分复用系统非线性串扰分析  78-81
    4.4.1 四波混频串扰  79-80
    4.4.2 受激拉曼散射串扰  80-81
    4.4.3 互相位调制产生的串扰  81
  本章小结  81-82
第五章大规模光纤水听器复用系统噪声分析  82-99
  5.1 采用光放大的时分波分混合复用光纤水听器系统  82-84
    5.1.1 混合复用系统结构  83
    5.1.2 干涉信号处理及阵列损耗分析  83-84
    5.1.3 单模光纤中输入的峰值光功率上限  84
  5.2 时分波分混合复用系统的相位分辨率  84-92
    5.2.1 系统相位分辨率  85
    5.2.2 主要噪声源  85-87
    5.2.3 系统相位分辨率的计算公式  87-88
    5.2.4 复用系统等效噪声指数  88-89
    5.2.5 结果分析  89-92
  5.3 时分波分混合复用系统的动态范围  92-96
    5.3.1 系统动态范围下限  92-93
    5.3.2 系统动态范围上限  93-96
    5.3.3 系统动态范围  96
  5.4 时分波分混合复用系统中的其他噪声  96-98
    5.4.1 光脉冲调制器件漏光引起的寄生相位噪声  97
    5.4.2 相干双瑞利散射噪声  97-98
    5.4.3 噪声的混叠效应  98
  本章小结  98-99
第六章大规模光纤水听器系统方案设计及课题总结  99-104
  6.1 512 基元光纤水听器系统复用方案  99-102
  6.2 总结  102-104
参考文献  104-111
在学期间发表的学术论文  111-112
致谢  112

光纤水听器多路复用技术及其串扰与噪声分析

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