光纖水聽器是一種建立在光纖、光電子技術基礎上的水下聲信號傳感器。它通過高靈敏度的光學相干檢測，將水聲振動轉換成光信號，通過光纖傳至信號處理系統(tǒng)提取聲信號信息。光纖水聽器具有靈敏度高，頻響特性好等特點。由于采用光纖作信息載體，適宜遠距離大范圍監(jiān)測。 光纖水聽器類型及特點：
調相型光纖水聽器
光纖水聽器是利用光纖的傳光特性以及它與周圍聲場相互作用產生的種種調制效應，在中接收水聲信號的儀器。
調相型光纖水聽器主要指干涉型光纖水聽器，它是基于光學干涉儀的原理構造的。圖1是基于幾種典型光學干涉儀的光纖水聽器的原理示意圖。圖1(a)所示是基于Mach-Zehnder光纖干涉儀光纖水聽器的原理示意圖，激光經3dB光纖耦合器分為兩路，分別經過傳感臂與參考臂，由另一個耦合器合束發(fā)生干涉，經光電探測器轉換后拾取聲信號。圖1(b)所示是基于Fabry-Perot光纖干涉儀光纖水聽器的原理示意圖。由兩個反射鏡或一個光纖布拉格光柵等形式構成一個Fabry-Perot干涉儀，激光經該干涉儀時形成多光束干涉，通過解調干涉的信號得到聲信號。
調幅型光纖水聽器
強度型光纖水聽器基于光纖中傳輸光強被聲波調制的原理，該型光纖水聽器研究開發(fā)較早，主要調制形式有光纖微彎式等。微彎光纖水聽器是根據光纖微彎損耗導致光功率變化的原理而制成的光纖水聽器。其原理如圖2所示。兩個活塞式構件受聲壓調制，它們的頂端是一帶凹凸條紋的圓盤，受活塞推動而壓迫光纖，光纖由于彎曲而損耗變化，這樣輸出光纖的光強受到調制，轉換為電信號即可得到聲場的聲壓信號。
光纖光柵水聽器是典型的偏振型光纖水聽器，它是利用光纖光柵作為基本傳感元件，以光柵的諧振耦合波長隨外界參量變化而移動為基本原理來實現的。目前，光纖光柵水聽器典型的一種是基于光纖布拉(Bragg)光柵構造，如圖3所示。當寬帶光源(BBS)的輸出光波經過一個光纖布拉格光柵(FBG)時，根據模式耦合理論可知，波長滿足布拉格條件的光波將被反射回來，其余波長的光波則透射，這樣就實現了水聲聲壓對反射信號光的波長調制。所以，通過實時檢測中心反射波長偏移情況來獲得聲壓變化的信息。
無源光纖光柵水聽器是以刻寫在光纖上的單個光纖布拉格光柵(FBG)為傳感元件，如圖4所示，光纖光柵的載體為普通單模光纖，光纖內部無摻雜，當C波段寬帶光源(1535～1565nm)輸入到光纖光柵時，由于光纖光柵的窄帶反射特性，將后向反射回一個窄帶反射光，該反射光的中心波長隨外界物理量的變化而產生相應變化。當FBG水聽器受外界聲壓作用時，其反射譜發(fā)生漂移，通過檢測反射波長或功率解調出相應的聲壓變化。
DBR 光纖激光器結構由一對波長匹配的FBG 作為諧振腔反射鏡和摻鉺光纖(EDF)作為激光器的增益介質，如圖5、圖6所示。采用980nm泵浦激光入射到DBR激光諧振腔內，經泵浦的鉺離子形成粒子集居數反轉后產生受激輻射，該輻射通過光纖光柵諧振腔發(fā)射激光DBR 光纖激光器所發(fā)射的激光中心波長與光柵本身的反射中心波長相匹配。因此在受到外界物理量的作用時依然會產生波長的偏移，利用波長解調系統(tǒng)和聲信號轉換系統(tǒng)即可解調出相應的聲信號。
光纖水聽器自誕生以來，備受關注，由于其體積小，便于多路復用，并可以將多種傳感器集成在一起等顯明特點，二十年來，歐、美、英等國家相繼投入大量的人力和物力，使該技術在理論研究和應用開發(fā)上都有了長足的進步。光纖水聽器技術已經逐漸發(fā)展成熟，在軍事、能源勘探以及水聲物理等眾多領域獲得應用，應用前景十分廣闊。
上海市徐匯區(qū)虹梅路2007號6號樓3樓
info@auniontech.com
