Ключевой элемент гидрофона

Две решетки сведены вместе и выровнены так, чтобы их полосы были параллельны, и смещены одна относительно другой на половину ширины полосы для достижения максимума чувствительности. Иммерсионное масло (Cargille Immersion Liquid, п = 1,624) было введено между двумя решетками под действием капиллярности. Масло уменьшает трение между решетками, препятствует их схлопыванию под давлением и уменьшает оптические потери, обусловленные отражением. Перекрывающиеся области двух стеклянных подложек были скреплены эпоксидным клеем холодного отверждения (RTV). Поскольку этот клей эластичен, он допускает относительные смещения решеток и упругую возвращающую силу. После отверждения эпоксидного клея для полного завершения структуры дифракционных решеток с обоих концов подложек были прикреплены две плексигласовые крышки 3 мм в диаметре и 1 мм толщиной. Затем структура была установлена внутри корпуса гидрофона на пути света между входным и выходным волокнами, чтобы обеспечить максимум оптической пропускной способности. После этого плексигласовые крышки на концах были присоединены к двум резиновым мембранам гидрофона (2 см в диаметре и 1,5 мм толщиной).

После изготовления прибор был протестирован в лаборатории для определения его рабочих характеристик. В качестве источника света использовался гелий-неоновый лазер Hughes 2 мВт. Свет запускался во входное волокно через 10-кратный микрообъектив. Свет из выходного волокна регистрировался фотодиодом большой площади RCA С30808 с нагрузочным резистором сопротивлением 200 кОм. На рисунке показана измеренная в воздухе зависимость относительной оптической мощности, пропущенной гидрофоном, от статического смещения. При 50% модуляции оптическая мощность излучения, падающего на детектор, составила 30 мкВт. Вычисленное после этого минимальное обнаружимое смещение составило ~ 2,5 х 10-4 мкм при условии, что оптический дробовой шум преобладает в шуме источника при данном уровне мощности. Чувствительность прибора исследовалась для акустических сигналов различных частот при помощи акустического калибратора NRL G19 и эталонного электрического гидрофона Gould CH-17UT, как показано на рисунке. Прибор тестировался в диапазоне частот от 100 Гц до 2,5 кГц. Величина регистрируемого сигнала измерялась спектроанализатором Hewlett-Packard 3580А. Затем измеренное отношение сигнал/шум вместе с уровнем давления, измеренным опорным датчиком, использовалось для определения минимального обнаружимого давления (т. е. давления, при котором отношение сигнал/шум равно 1). Как показано на рисунке, характеристика прибора сопоставима с уровнем шума Кнудсена (нулевое волнение моря) в диапазоне частот от 100 Гц до 1 кГц.

См. также:  Интенсивность обратного рассеяния в системе OTDR

image63

image64

image65