CN101504457B - 一种基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置 - Google Patents
一种基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置，包括激光源阵列、时分/空分/波分混合复用器、光纤光栅型光纤水听器阵列、干涉式相位转换器、密集波分解复用器、相位产生载波调制解调器以及数据生成器；其中，激光源阵列发出多种波长的激光束脉冲；时分/空分/波分混合复用器对激光束脉冲做混合并分别入射到光纤光栅型光纤水听器阵列中；光纤光栅型光纤水听器阵列根据水声信号调制激光束脉冲；干涉式相位转换器对调制后的激光束脉冲做相位转换；密集波分解复用器将混合干涉激光束脉冲解复用分离；相位产生载波调制解调器对干涉激光束做相位检测、光电转换、数字采样以及数字解调；数据生成器生成共形阵的多通道数字声纳信号。
Description
技术领域
本发明涉及声纳装置领域，特别涉及一种基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置。
背景技术
声纳是海洋探测中最为重要的一种设备，它被广泛应用于诸如潜艇、水下无人探测器等水下潜器上。应用于水下潜器上的声纳又被称为潜用声纳设备，怎样提高潜用声纳设备的目标探测能力一直是世界各国科研人员的研究重点。
在现有技术中，潜用声纳设备的声纳传感器通常被安装在水下潜器的外壳上。按照声纳传感器在水下潜器外壳上的安装方式，潜用声纳设备可进一步分为非铺设式共形阵声纳和铺设式共形阵声纳。所述的铺设式共形阵声纳是指在保持水下潜器外形不受影响的前提下，将声纳传感器铺设在水下潜器的外表面的共形阵声纳。而所述的非铺设式共形阵声纳是指除铺设式共形阵声纳以外的其它共形阵声纳的总称。现有水下潜器所采用的大多为非铺设式共形阵声纳，如安装在水下潜器舰艏部声纳舱室内的柱状、球状或者半球状非铺设式共阵声纳。铺设式共形阵声纳只见于国外的一些先进潜艇上，如美国的弗吉尼亚型潜艇的艏部便安装有铺设式共形阵声纳。铺设式共形阵声纳与非铺设式共性阵声纳相比，安装更加方便，维修与升级也更加容易。
潜用声纳设备中所采用的声纳传感器按照工作原理可以分为多个类型，光纤光栅型光纤水听器就是其中的一种。此类水听器是一种利用光纤光栅的反射特性和选频作用，通过在一段高增益有源光纤写入光纤光栅形成光纤激光器结构的光纤水听器。光纤光栅型光纤水听器由于所输出的激光信号具有极窄的线宽(目前可以达到kHz量级)，因而使得相干长度可达百公里量级，通过与其相连的非平衡干涉仪可以精确地解调出水声信号，具有精度高的优点，此外它还具有体积小、重量轻、耐腐蚀等特点，是一种具有大规模应用前景的水听器类型(关于光纤光栅型光纤水听器的具体技术细节可参见参考文献1：Takahashi N，Yoshimura K，Takahashi S，etal.Characteristics of fiber Bragg grating hydrophone.IEICE Trans，Electron，2000，E83-C(3)：275)。光纤光栅型光纤水听器虽然具有上述的优点，但在实际应用中尚不普遍，在现有技术中，还不存在采用光纤光栅型光纤水听器实现的铺设式共形阵声纳装置，这就限制了光纤光栅型光纤水听器在水下潜器上的大规模应用，不利于声纳装置探测水平的提高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中不存在采用光纤光栅型水听器的铺设式共形阵声纳装置的缺陷，从而提供一种基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置，包括激光源阵列、时分/空分/波分混合复用器、光纤光栅型光纤水听器阵列、干涉式相位转换器、密集波分解复用器、相位产生载波调制解调器以及数据生成器；其中，
所述激光源阵列发出多种波长的激光束脉冲；所述时分/空分/波分混合复用器对所述激光束脉冲做混合并按照时序将混合后的激光束脉冲分别入射到所述光纤光栅型光纤水听器阵列中；所述光纤光栅型光纤水听器阵列中的光纤光栅型光纤水听器根据外部环境的水声信号调制激光束脉冲；所述的干涉式相位转换器对调制后的激光束脉冲做相位转换；所述的密集波分解复用器将相位转换后的混合干涉激光束脉冲解复用分离成多组单波长的干涉激光束；然后由所述的相位产生载波调制解调器对多组单波长的干涉激光束分别做相位检测、光电转换、数字采样以及数字解调，所得到的结果被输入所述的数据生成器后由所述的数据生成器生成共形阵的多通道数字声纳信号。
上述技术方案中，所述的激光源阵列包括多个激光源，各个激光源所发出激光束脉冲的波长互不相同。
上述技术方案中，所述的光纤光栅型光纤水听器阵列包括多个由光纤光栅型水听器串接而成的线阵，一个线阵中的光纤光栅型水听器的数目与所述激光源阵列中的激光源的数目相同，不同线阵间相互隔离。
上述技术方案中，在所述光纤光栅型光纤水听器阵列的一个线阵中，一个光纤光栅型水听器实现对一种波长的激光束脉冲的激射。
上述技术方案中，所述的光纤光栅型光纤水听器采用了分布布拉格反射结构。
上述技术方案中，所述的时分/空分/波分混合复用器包括将不同波长的激光束脉冲做混合的波分复用器以及将混合后的激光束脉冲做延时的时分复用器。
上述技术方案中，所述的时分复用器包括多条不同长度的时延光纤，一条时延光纤与所述光纤光栅型光纤水听器阵列的一个线阵连接。
上述技术方案中，所述的相位产生载波调制解调器包括调制信号发生器、相位检测器阵列、光电转换器以及数字解调器；其中，
所述的调制信号发生器产生参考调制信号；所述的相位检测器阵列对激光束脉冲做相位检测；所述的光电转换器将相位检测后的光信号转换为电信号；所述的数字解调器将电信号进行数字采样后，进行相位产生载波数字解调。
本发明还提供了一种铺设式共形阵声纳装置的安装方法，该方法将所述的基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置中的光纤光栅型光纤水听器阵列安装在水下潜器的外壳上，所述光纤光栅型光纤水听器阵列中的各个线阵按辐射条带状由所述水下潜器的艏部导出，沿外壳延伸到所述水下潜器的尾部。
上述技术方案中，光纤光栅型光纤水听器安装在水下潜器的外壳上时，将所述光纤光栅型光纤水听器安装在封装壳体内，在所述封装壳体内有用于固定所述光纤光栅型光纤水听器的弹性体，在所述封装壳体内靠近水下潜器外壳的一侧以及所述的弹性体的轴向两端安装有用于吸声隔振的橡胶。
本发明的优点在于：
1、本发明的基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置根据水下潜器的形状特点进行共形阵的辐射条带状结构布置，通过探测孔径和探测范围的扩大，以及共形阵阵元的数目增加，使水下潜器在不影响基本构造的基础上能够获得更好的目标探测性能。
2、本发明通过在光纤光栅型光纤水听器的外部封装结构上加装橡胶吸声材料进行了单侧吸声隔振，使得水下潜器具有良好的隐身性能，更适于在水下隐蔽工作。
3、本发明的基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置中采用了时分/空分/波分混合复用技术，降低了各个水听器线阵之间的互干扰和相位噪声水平，简化了光调制解调装置的复杂程度，提高了干端设备的复用程度，使得整个声纳装置更具实用性。
附图说明
图1为本发明的基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置的结构示意图；
图2为时分/空分/波分混合复用器做波分、时分、空分的工作原理图；
图3为激光在经过波分复用、时分复用操作后的变化时序图；
图4为光纤光栅型光纤水听器的工作原理示意图；
图5为分布布拉格反射结构的选模原理图；
图6为本发明的基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置做激光束相位调制解调和数据整理的过程示意图；
图7为数字解调器电压信号做相位产生载波数字解调的过程示意图；
图8为激光束脉冲在干涉相位调制、密集波分解复用、相位产生载波数字解调以及数据生成过程中的变化时序图；
图9为本发明的基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置在安装时的示意图；
图10为光纤光栅水听器在安装时的外部封装结构图。
图面说明
101激光源阵列 102时分/空分/波分混合复用器
103光纤光栅型光纤水听器阵列 104干涉式相位转换器
105密集波分解复用器 106相位产生载波调制解调器
107数据生成器 110调制信号发生器
111相位检测器阵列 112光电转换器
113数字解调器 201波分复用器
202时分复用器
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明的声纳装置进行说明。
参考图1，本发明的声纳装置包括激光源阵列101、时分/空分/波分混合复用器102、光纤光栅型光纤水听器阵列103、干涉式相位转换器104、密集波分解复用器105、相位产生载波调制解调器106以及数据生成器107。其中，激光源阵列101中的多路激光源产生不同波长的激光束脉冲，然后通过光纤发送给时分/空分/波分混合复用器102；时分/空分/波分混合复用器102将多种波长的激光束脉冲做光混合后，将不同时序的混合激光束脉冲照射入光纤光栅型光纤水听器阵列103的不同线阵中；光纤光栅型光纤水听器线阵中的各个阵元响应不同波长的激光激励，调制水声信号，并将结果通过光纤线输出到干涉式相位转换器104；干涉式相位转换器104将经由水声调制所产生的激射波长变化转化为相位变化，然后由密集波分解复用器105将经过干涉式相位转换器104转换后的混合干涉激光束脉冲解复用分离成多组单波长的干涉激光束；相位产生载波调制解调器106对分离后的干涉激光束做相位检测，将检测后的光信号转换为电信号，然后对所得到的电信号做数字采样、数字解调，所得到的结果输送到数据生成器107中，以形成共形阵的多通道数字声纳信号。下面将对声纳装置中的各个部分做详细的说明。
激光源阵列101由多路激光源组成，各路激光源产生不同波长的激光束脉冲，这些激光束脉冲可以分别用λ1、λ2......表示。在图1中，激光源阵列101中的激光源采用了泵浦激光源，但在实际应用中，并不局限于此，如现有技术中的红宝石激光器、二氧化碳激光器、Nd:YAG激光器等都可应用于本发明。激光源阵列101中的激光源个数可根据需要选择。激光源阵列101中各个激光源所产生的激光脉冲的周期为T，这个周期由水声信号的采样频率决定，一般水声探测信号的采样频率均在50千赫兹以下，因此T一般取在20微秒以上。
时分/空分/波分混合复用器102实现对激光源阵列101所发出激光的时分、空分以及波分操作。所述的时分是指根据信号在时间上的差异将不同信号区分开来；所述的空分是指根据信号在空间上的差异将不同信号区分开来；所述波分是指根据信号在波长上的差异将不同信号区分开来。如图2所示，时分/空分/波分混合复用器102具体包括一个波分复用器201和一个时分复用器202，当激光束脉冲进入波分复用器201后，由波分复用器201将不同波长的激光束脉冲混合，然后将混合后的结果分路输出，由时分复用器202对分路输出的混合激光束脉冲分别做不同的延时，延时后的结果被传输到各组光纤光栅型光纤水听器线阵中。所述的时分复用器202可通过不同长度的时延光纤实现，各条时延光纤所要延时的大小与激光脉冲的周期T以及光纤光栅型光纤水听器阵列103中线阵的数目N有关，在下文中将会为延时大小的具体值做详细说明。由于光纤光栅型光纤水听器线阵间相互隔离，因此将延时后的混合激光束脉冲分别传输到对应的光纤光栅型光纤水听器线阵也就相当于做了空分复用。
在图3中，给出了激光在经过波分复用、时分复用等操作后的变化时序。从图中可以看出，各个激光源所发出的具有特定波长的光(在图中用内部空白的方框表示)λ1，λ2，...λM在经过波分复用后，形成了包含有多种波长激光的混合光
(在图中用内部黑色的方框表示)，这一混合光在经过时分复用后又被分割成多个具有不同时延的混合光，这些混合光被送往光纤光栅型光纤水听器阵列103的不同线阵中。
光纤光栅型光纤水听器阵列103由N个线阵组成，在每个线阵中包含有M个阵元，一个阵元代表一个光纤光栅型光纤水听器。在每个线阵上还在时分/空分/波分混合复用器102与水听器之间采用了隔离器做单向的光隔离。一个线阵中的阵元数目M与激光源阵列101中的激光源数目相同，使得线阵中的M个阵元可以分别对M个激光源所产生的M种波长的激光分别做相应的处理。在所述阵列的N个线阵间，所传输的混合光之间存在时延，若用τ1，τ2，…，τN分别表示各个线阵所传输的混合光之间的时延，则从前面的描述中可以知道，τ的值由激光脉冲的周期T和线阵数目N决定，具体的说，应满足以下公式：
τ＝τ1＝τN-1/(N-1)＜T/N (1)
光纤光栅型光纤水听器阵列103的基本组成单位(阵元)是光纤光栅型光纤水听器。光纤光栅型光纤水听器采用了分布布拉格反射结构，如图4所示，在该结构中，两个匹配的光纤光栅和掺稀土有源光纤组成一个F-P谐振腔，在光纤光栅带通滤波和F-P谐振腔选频的共同作用下，有源光纤中在激光作用下所产生的宽带荧光谱中的特定部分在F-P谐振腔内来回反射，同时得到不断地放大，并最终形成激光。光纤光栅型光纤水听器在外部水声信号的压力下会产生带有水声信息的激光束，从而实现对外部水下环境中各种声音信息的获取。在此对分布布拉格反射结构的选模原理进行说明，以利于对光纤光栅型光纤水听器的工作原理的了解。
如图4所示，两个中心波长一致的光纤光栅构成F-P谐振腔的反射镜，其中的一个光纤光栅采用较大的带宽和反射率，起到增加光纤光栅匹配冗余的作用。F-P谐振腔中的模式可以用如下公式表示：
f＝mc/2nL m＝1，2，3... (2)
而模式间隔可用下列公式表示：
Δf＝c/2nL (3)
其中，c表示真空中的光速，n表示光纤纤芯折射率，L表示F-P谐振的腔长。
从上述公式可以看出，有源光纤光栅水听器的谐振腔长越短，纵模间隔越大；同时，选频光纤光栅线宽越窄，能够激振并参加模式竞争的纵模越少。所以，越短的有源谐振腔长度和越小的选频光纤光栅反射带宽就越容易实现单纵模稳定激射。由于光纤光栅的带通特性，因此只有部分位于窄线宽光纤光栅反射谱内的纵模(如图5中的灰色和黑色的纵模)拥有谐振的可能，此外，由于整个光纤光栅的带宽很窄，在这个范围内的增益水平一致，所以竞争的几个纵模中位于光纤光栅反射率最高点的谐振模在自由模式竞争中最先达到阈值并发射出窄线宽激光。
根据上述原理并通过保偏光纤光栅的采用，使得本发明所采用的光纤光栅型光纤水听器能够将外部环境水声信号的应力作用调制在谐振波长的激光束上，形成稳定的单纵模连续激射并传送出去。不同阵元位置下，通过合理地选择掺稀土光纤种类和长度、光纤光栅匹配波长以及相应的激光，可以获得不同波长下的单纵模连续激射，从而使不同阵元所调制的水声信号得以在同一根光纤上传输。
混合的激光束脉冲在经过光纤光栅型光纤水听器阵列103后，仍然得到混合有多种波长激光脉冲的混合激光束脉冲，但这些混合激光束脉冲中所包含激光脉冲的波长已经发生了一定的变化，在这种变化中包含了外部环境水声信号的信息。
干涉式相位转换器104用于对混合的激光束脉冲做外调制，在外调制过程中，对混合的激光束脉冲中不同波长的激光束脉冲做多波长光的干涉，然后将光纤光栅型光纤水听器阵列103中经由水声调制所产生的激射波长变化转化为相位变化。在本发明中，可采用非平衡Michelson干涉仪实现所述的干涉式相位转换器104，以完成上述的功能。由于光纤光栅型光纤水听器阵列103所发出的相邻光之间的相干长度在毫米量级，而干涉仪的臂长差在米量级，多波长的光进入干涉仪后，不同波长的光波之间几乎不会发生干涉，因此可以使用单个Michelson干涉仪进行多波长光的干涉。参考图6，在干涉过程中，将干涉仪的干涉臂缠绕在压电陶瓷管上，通过在压电陶瓷管上施加正弦电压信号，使压电陶瓷管产生振荡带动光纤伸缩，从而改变臂长差，引入相位调制。由于光纤的长度变化与压电陶瓷直径的变化成正比关系，则干涉臂的相位差
可表示为：
其中，λ0为有源光纤光栅水听器调制波长，l为干涉臂静态臂长差，ω0为调制频率，Δλ为最大调制时的波长变化，C为相位调制系数。
密集波分解复用器105要将由干涉式相位转换器104所生成的混合干涉激光束脉冲分离成多组单波长的干涉激光束脉冲，这些干涉激光束脉冲的波长仍然可以用λ1，λ2，...λM表示。密集波分解复用器105可通过现有技术实现，因此，不再在本发明中详细说明。
相位产生载波调制解调器106按照功能可进一步分为调制信号发生器110、相位检测器阵列111、光电转换器112与数字解调器113。其中的调制信号发生器110产生参考调制信号，这一参考调制信号一方面可提供给干涉式相位转换器104进行相位调制，另一方面也为数字解调器113所要实现的相位解调提供了参考信号。相位检测器阵列111对分离后的干涉激光束脉冲进行相位检测。光电转换器112将相位检测后的多路光信号转换为电信号。数字解调器113将电信号进行数字采样后，进行相位产生载波数字解调，解调后的数据被输送到数据生成器107。
当密集波分解复用器105所生成的多组干涉激光束脉冲λ1，λ2，...λM进入所述的相位产生载波调制解调器106后，由相位检测器阵列111中的各个相位检测器分别进行相位检测，相位检测后由光电转换器112所生成的电压信号可以表示为：
其中，A是与干涉仪有关的直流项，B＝kA，k是干涉条纹相干度，k＜1；
为光纤光栅型光纤水听器调制波长引起的待测相位。
在图7中给出了数字解调器113对公式(5)所代表的电压信号做相位产生载波数字解调的流程，通过这一数字解调过程所得到的信号如下面的公式所示：
其中，J1(C)、J2(C)表示第一类1、2阶Bessel函数。由于B，C都是系统参数，因此可以通过Vout最终得到调制的水声信号
数据生成器107根据波长关系和时延关系生成共形阵多通道声纳数字信号，为后续的声纳信号处理单元提供数据。由于在本发明中采用了时分/空分/波分混合复用技术，因此，时延位置相同、波长不同的信号对应同一个光纤光栅型光纤水听器线阵上的不同阵元，而波长相同、时延位置不同的信号对应不同光纤光栅型光纤水听器线阵上相同位置顺序的阵元，因此通过这样的波长和时延关系，可以通过数据生成器107整理得到对应关系的共形阵声纳数字信号。
在图8中，各光纤光栅水听器线阵的激光束脉冲经过光混合和干涉仪相位调制后形成一束密集的混合干涉激光束脉冲；这束脉冲通过密集波分解复用器分离成多组单波长的干涉激光束脉冲；每组单波长的干涉激光束脉冲分别经过相应的相位检测器检出后进行相位产生载波数字解调，经过数据生成器后形成采样周期T内的一行数据，对应各线阵中由同一波长激励的N个阵元采集的水声信号；M组波长最后获得M行×N列的数据矩阵，代表采样周期T内的整个系统采集的水声信号。
以上是对本发明的声纳装置的结构，以及声纳装置的各个部分对信号所做处理的具体说明。下面对本发明的声纳装置如何安装使用以得到更好的效果进行说明。
以潜用声纳装置最为常见的应用环境潜艇为例，由于潜艇的外形呈圆柱线形，因此，如图9(b)所示，光纤光栅型光纤水听器阵列103中的所有水听器都安装在潜艇的外壳上，由水听器形成的各个线阵按辐射条带状空间布放结构布置，并由艇艏导出、沿艇壳延伸到艇侧后部。这样的布置方式可以使得每一个线阵上所能布置的光纤光栅型光纤水听器的个数尽可能地多，并能避免光路交叉问题。此外，多路线阵间的相互隔离也能尽可能地减少通道串扰、相位噪声。如果阵列中共有光纤光栅水听器线阵N个，则线阵布放顺序如图9(c)所示，按照逆时针由1到N，而声纳装置中的其他设备，如图9(a)都安装在所述的潜艇内。
由于本发明的声纳装置将各个光纤光栅型光纤水听器沿潜艇的刚性艇壳布置，且水听器的灵敏度相当高，如果不进行吸声隔振处理，刚性艇壳反射声波和壳体振动噪声都会影响水听器检测声信号的性能，因此必须在水听器外部封装结构上加装橡胶吸声材料。本发明选用橡胶吸声材料具有容易切割、密度低、重量轻，且具有较好的吸声和隔振性能的优点。水听器外部封装结构如图10所示。其中，封装壳体和弹性体起到固定有源光纤光栅水听器的作用；在有源光纤光栅水听器腔内靠近刚性艇壳一侧以及弹性体轴向两端加装橡胶吸声隔振层，以有效地隔离干扰；弹性体轴向外侧密封一段空气腔也能够起到隔离干扰的作用；光纤光栅水听器腔内还可注入聚合物以方便单侧声波的进入。
本发明的声纳装置除了可以应用于潜艇外，还可以应用在如水下无人探测器等其他的水下潜器上。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置，其特征在于，包括激光源阵列(101)、时分/空分/波分混合复用器(102)、光纤光栅型光纤水听器阵列(103)、干涉式相位转换器(104)、密集波分解复用器(105)、相位产生载波调制解调器(106)以及数据生成器(107)；其中，
所述激光源阵列(101)发出多种波长的激光束脉冲；所述时分/空分/波分混合复用器(102)对所述激光束脉冲做混合并按照时序将混合后的激光束脉冲分别入射到所述光纤光栅型光纤水听器阵列(103)中；所述光纤光栅型光纤水听器阵列(103)中的光纤光栅型光纤水听器根据外部环境的水声信号调制激光束脉冲；所述的干涉式相位转换器(104)对调制后的激光束脉冲做相位转换；所述的密集波分解复用器(105)将相位转换后的混合干涉激光束脉冲解复用分离成多组单波长的干涉激光束；然后由所述的相位产生载波调制解调器(106)对多组单波长的干涉激光束分别做相位检测、光电转换、数字采样以及数字解调，所得到的结果被输入所述的数据生成器(107)后由所述的数据生成器(107)生成共形阵的多通道数字声纳信号。
2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置，其特征在于，所述的激光源阵列(101)包括多个激光源，各个激光源所发出激光束脉冲的波长互不相同。
3.根据权利要求2所述的基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置，其特征在于，所述的光纤光栅型光纤水听器阵列(103)包括多个由光纤光栅型水听器串接而成的线阵，一个线阵中的光纤光栅型水听器的数目与所述激光源阵列(101)中的激光源的数目相同，不同线阵间相互隔离。
4.根据权利要求3所述的基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置，其特征在于，在所述光纤光栅型光纤水听器阵列(103)的一个线阵中，一个光纤光栅型水听器实现对一种波长的激光束脉冲的激射。
5.根据权利要求4所述的基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置，其特征在于，所述的光纤光栅型光纤水听器采用了分布布拉格反射结构。
6.根据权利要求3所述的基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置，其特征在于，所述的时分/空分/波分混合复用器(102)包括将不同波长的激光束脉冲做混合的波分复用器(201)以及将混合后的激光束脉冲做延时的时分复用器(202)。
7.根据权利要求6所述的基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置，其特征在于，所述的时分复用器(202)包括多条不同长度的时延光纤，一条时延光纤与所述光纤光栅型光纤水听器阵列(103)的一个线阵连接。
8.根据权利要求1所述的基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置，其特征在于，所述的相位产生载波调制解调器(106)包括调制信号发生器(110)、相位检测器阵列(111)、光电转换器(112)以及数字解调器(113)；其中，
所述的调制信号发生器(110)产生参考调制信号；所述的相位检测器阵列(111)对激光束脉冲做相位检测；所述的光电转换器(112)将相位检测后的光信号转换为电信号；所述的数字解调器(113)将电信号进行数字采样后，进行相位产生载波数字解调。
9.一种铺设式共形阵声纳装置的安装方法，其特征在于，将基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置中的光纤光栅型光纤水听器阵列(103)安装在水下潜器的外壳上，所述光纤光栅型光纤水听器阵列(103)中的各个线阵按辐射条带状由所述水下潜器的艏部导出，沿外壳延伸到所述水下潜器的尾部；其中，
所述基于光纤光栅型光纤水听器的铺设式共形阵声纳装置包括激光源阵列(101)、时分/空分/波分混合复用器(102)、光纤光栅型光纤水听器阵列(103)、干涉式相位转换器(104)、密集波分解复用器(105)、相位产生载波调制解调器(106)以及数据生成器(107)；
所述激光源阵列(101)发出多种波长的激光束脉冲；所述时分/空分/波分混合复用器(102)对所述激光束脉冲做混合并按照时序将混合后的激光束脉冲分别入射到所述光纤光栅型光纤水听器阵列(103)中；所述光纤光栅型光纤水听器阵列(103)中的光纤光栅型光纤水听器根据外部环境的水声信号调制激光束脉冲；所述的干涉式相位转换器(104)对调制后的激光束脉冲做相位转换；所述的密集波分解复用器(105)将相位转换后的混合干涉激光束脉冲解复用分离成多组单波长的干涉激光束；然后由所述的相位产生载波调制解调器(106)对多组单波长的干涉激光束分别做相位检测、光电转换、数字采样以及数字解调，所得到的结果被输入所述的数据生成器(107)后由所述的数据生成器(107)生成共形阵的多通道数字声纳信号。
10.根据权利要求9所述的铺设式共形阵声纳装置的安装方法，其特征在于，光纤光栅型光纤水听器安装在水下潜器的外壳上时，将所述光纤光栅型光纤水听器安装在封装壳体内，在所述封装壳体内有用于固定所述光纤光栅型光纤水听器的弹性体，在所述封装壳体内靠近水下潜器外壳的一侧以及所述的弹性体的轴向两端安装有用于吸声隔振的橡胶。
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