二、光纤水听器系统——马赫-曾德尔干涉仪的应用

       水声传感器简称水听器，是在水中侦听声波信号的仪器，作为反潜声呐的核心部件，在军事领域有着重要的应用。

       光纤水听器根据工作原理，可分为强度型、干涉型和光纤光栅型。马赫-曾德尔干涉型光纤水听器技术最为成熟，且适于大规模组阵。基本原理是，激光器发出的相干光经光纤耦合器分为两路，进入马赫-曾德尔干涉仪，一路构成光纤干涉仪的传感臂，受声波调制产生应力变化，与参考臂相比，产生相位差Δφ；另一路构成光纤干涉仪的参考臂，不受声波调制，或者接受与传感臂声波调制相反的调制。两路光信号在第2个光纤耦合器处发生干涉，干涉光信号经光探测器转换为电信号，经信号处理后就可以获取声波信息，相干检测马赫-曾德尔干涉型光纤水听器系统如图4.1.6所示。

图4.1.6马赫-曾德尔干涉型光纤水听器系统基本结构

       光纤水听器用小直径大数值孔径光纤，缠绕在用作传感臂的充气卷筒上，该卷筒在声压作用下，直径发生形变，带动光纤产生轴向应变。光纤在声波作用下，产生与其强弱对应的应力，传感臂与参考臂相比，应力产生相位差Δφ，两路光在耦合器会合时发生干涉。这种利用干涉原理进行的测量，灵敏度高。水声传感器是无源的，可以组成阵列，每个光纤传感器可使用不同的波长。为方便，可使用ITU-T规范的WDM光栅波长信号。也可以使用远泵光纤放大器扩展系统测量范围。