基于DFB光纖激光水聽器封裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　本文針對分布反饋式（DFB）光纖激光器用于水聲探測時頻響曲線起伏較大的問題，設(shè)計了一種開孔套管式封裝結(jié)構(gòu)。通過對DFB激光器的封裝，使其張緊后被聚氨酯固定于開孔套筒的中心軸線上，利用開孔套管的保護(hù)作用以及施加于光纖激光器兩端的拉力來抑制水聲探測過程中頻響曲線的起伏?；谟邢拊浖嗀NSYS對封裝結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性進(jìn)行了數(shù)值仿真計算，然后加工制作了開孔套管結(jié)構(gòu)封裝的DFB光纖激光水聽器原型樣品，并利用振動液柱法進(jìn)行了測試。試驗(yàn)結(jié)果顯示，DFB光纖激光水聽器在20～800Hz的聲壓靈敏度達(dá)到-131dB左右，靈敏度起伏不高于±1.5dB，表明通過該封裝結(jié)構(gòu)的保護(hù)及聚氨酯的張緊作用，有效抑制了頻響曲線的起伏，改善了DFB光纖激光水聽器的水聲探測性能。

　　分布反饋（Distributed　Feedback，DFB）光纖激光器近年來在水聲探測領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但作為一種結(jié)構(gòu)細(xì)長型敏感元件，DFB光纖激光器在未經(jīng)封裝便用于探測的情況下，易受外界擾動影響而使其頻響曲線出現(xiàn)較大起伏，諸多基于光纖激光器的水聽器經(jīng)測試所得到的頻響曲線均出現(xiàn)了較大的起伏。為了改善DFB光纖激光器的抗干擾能力，研究者們設(shè)計了不同結(jié)構(gòu)的探頭對它進(jìn)行封裝，以改善其水聲探測性能。2005年，Scott　Foster等人提出的類似機(jī)械補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的水聽器在200Hz～2kHz獲得了相對較平坦的響應(yīng)曲線；2008年，他們又對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步的研究和改善；2009年，Steven　Goodman等人在澳大利亞Jervis海灣進(jìn)行的陣列試驗(yàn)表明，通過采取某種形式的探頭對光纖激光器進(jìn)行封裝后，也獲得了起伏在±1dB內(nèi)的平坦頻響曲線。

　　上述研究表明，聲波引起的光纖彎曲為DFB光纖激光器引入干擾的主要原因，而其動態(tài)特性與激光器兩端所受拉力有著密切聯(lián)系。因此，設(shè)計并采用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械結(jié)構(gòu)對DFB光纖激光器進(jìn)行封裝是消除外界擾動影響，解決DFB光纖激光水聽器抗干擾問題，改善其水聲傳感特性的重要途徑。

　　本文設(shè)計了一種利用開孔套管式結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝的DFB光纖激光水聽器。通過開孔套管的保護(hù)作用以及施加于光纖激光器兩端的拉力，有效削弱了外界擾動帶來的影響，抑制了水聲探測過程中頻響曲線的起伏。利用有限元軟件ANSYS對開孔套管式結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真分析，加工制作了DFB光纖激光水聽器樣品，并利用振動液柱法對其進(jìn)行了水聲試驗(yàn)研究。該封裝結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了DFB光纖激光水聽器的抗干擾能力，對其實(shí)用化具有非常重要的意義。