海洋占地球总面积的71%，资源丰富，海洋开发与监测是各国关注的焦点。由于水对电磁波的衰减很大，声波是迄今唯一可以在海水中实现远距离传输的信号载体。水听器（或称声纳）可用于侦测水下声波信号。

图1.传感器的（a）结构图和（b）实物图

我校电子信息与电气工程学部黄辉教授联合中国计量院钟原副研究员，创新采用偏角耦合机理（与传统水听器的光学干涉机理不同），研制出一种全石英结构的高灵敏度、低成本、小型化、耐腐蚀的新型强度检测光纤水听器，其最高探测频率比主流产品的10KHz高出近100倍（工作频率范围更宽），检测系统的成本和体积仅为主流产品十分之一，并且还可实现对温度不敏感。该产品因频率高、成本低、体积小，不仅可应用于水下检测，未来可扩展至超声无损检测等领域。该工作发表在美国光学学会刊物《Applied Optics》https://doi.org/10.1364/AO.58.007774。

据了解，水听器主要有光纤和压电两类。光纤水听器具有高灵敏度、宽频、抗电磁干扰、适合长距离光纤传输等优点，缺点是受环境温度干扰大。光纤水听器主要分为相位检测与强度检测两类。

相位检测型光纤水听器，目前应用最广，它是利用光纤、光纤光栅或光纤激光器作为传感器，将声压信号转换成光波相位信号。为了提高灵敏度，需要将传感器缠绕在弹性空壳上、固定在弹性悬膜上、或包覆在弹性材料中——这增加了传感器体积、降低了响应频率（通常小于10 KHz）。而且，检测系统需要采用非平衡Michelson（或Mach-Zehnder）干涉仪来解调光波相位信号（干涉仪的光纤长达几百米），因此体积大、结构复杂、价格昂贵。

强度检测型光纤水听器，主要采用Fabry-Pérot谐振腔作为传感器。为了实现高灵敏度检测，需要精确控制激光器波长。但是，激光器波长受环境温度影响大，需要复杂的波长锁定技术，因此检测系统价格昂贵。

责任编辑：于舒雯