彻底改变水下传感器性能:通过伪随机噪声解决雷利散射挑战
Qihao Hu1, Fan Shang1, Lina Ma1
1College of Meteorology and Oceanography, National University of Defense Technology, Changsha, Hunan, 410073, China.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|December 5, 2024
概括
雷利散射显著影响光纤干扰度传感器 (FOIS),即使由于雷利反向散射 (RBS) 相互作用,光纤长度较短. 一种新的伪随机噪声 (PRN) 阶段调制方法有效地抑制了这种背景噪声,提高了水下传感能力.
科学领域:
- 光学物理学的光学物理学
- 光纤传感传感器是指光纤传感器.
- 信号处理 信号处理
背景情况:
- 雷利散射传统上被认为在10公里以下的光纤传感中可以忽略不计.
- 雷利反向散射 (RBS) 与FOIS中返回干扰信号的相互作用经常被忽视.
- 现有的FOIS系统可能受到无地址的背景噪声的限制.
研究的目的:
- 通过理论和实验证明RBS对使用较短的导向纤维对FOIS性能的影响.
- 阐明RBS和FOIS干扰信号之间的相互作用机制.
- 开发和验证一种新的方法,以减轻RBS引起的FOIS中的噪声.
主要方法:
- 开发一个概念框架来分析RBS-FOIS干扰.
- 研究激光脉冲特征 (单色,自我校正) 对连贯叠加的影响.
- 建议并实施使用伪随机噪声 (PRN) 代码的相调制方法.
- 在3.3公里的FOIS系统中对PRN方法的实验验证.
主要成果:
- 证明RBS显著影响FOIS性能,即使有数百米的领先纤维.
- 确定了激光脉冲自我校正作为影响连贯叠加的因素.
- 使用PRN相位调制方法实现了21.3dB的背景相位噪声抑制.
- 保持高激光单色度,同时减轻RBS堆叠.
结论:
- 雷利散射是FOIS性能的一个关键因素,无论纤维长度如何,由于RBS.
- 拟议的PRN相调节技术有效地抑制了连贯的RBS堆叠.
- 这项研究增强了对领先纤维中的雷利散射的理解,改善了水下传感应用.
