PG电子·(中国)官方网站

　　本综述先容了近年来拉曼分散式光纤传感时间的探求进步和范例利用。作家的方向是让该范畴和相干范畴的读者能足够了然这一首要时间，并供应了一个可行的探求经过途径图。

　　作品首要从分散式光纤传感时间的首要性、拉曼分散式光纤传感时间特征与利用、高测温精度拉曼分散式光纤传感时间和高空间离别率拉曼分散式光纤传感时间这四个方面实行了综述。

　　光纤传感时间已成为当今寰宇令人注目、发扬迅猛的高新时间之一，它与通讯时间、预备机时间组成讯息工业的三大支柱，是现代科学时间发扬的一个首要标识。分散式光纤传感时间因可达成光纤沿线自便处所众种物理量的及时监测，成为邦外里探求和发扬的核心，是邦际比赛战术的首要标识性工业时间。据光纤传感协会（FOSA）统计，2017岁晚环球分散式光纤传感工业范围已遮盖70众个邦度、1300众个利用项目，中邦（11.3%）、德邦（9.4%）、美邦（6.5%）布列计划利用前三位。

　　欧盟地平线策划（Horizon 2020）中真切指出了搭筑一套寰宇领先的光纤神经传感编制（FINESSE），收集欧洲顶尖的26所大学、科研机构、科技公司，开拓一套新型光学“人工神经编制”，通过优秀的分散式光纤传感时间，对人工举动、自然运动等潜正在的危急或损害行径实行监测预警，以可连续地诈骗自然资源和资产助力达成安静和节能的欧洲。我邦“十四五”时候，新一代讯息时间、深海空天开拓、伶俐交通强邦、伶俐都市制造等前沿科技和工业改良范畴将被进一步发扬强盛PG电子官方，分散式光纤传感时间行动主旨传感科技之一，具有无可取代的战术价钱和宏伟的科学探求价钱。

　　拉曼分散式光纤传感时间仰仗其抗电磁搅扰、耐腐化、处境适宜性强等特征，已普通利用于邦度大型根柢方法安静监测范畴，如图1所示。首要蕴涵以下利用范畴，蕴涵都市地下（归纳）管廊安静监测、能源输送管道败露监测、水利大坝渗漏监测、道面结冰或地道火警等交通根柢方法安静监测、智能电网安静监测、大型煤矿开发温度安静监测等范畴。

　　测温精度是拉曼分散式光纤传感时间的要害机能目标。为了普及编制的测温精度，邦外里探求者首要提出以下时间计划：

　　该计划通过储积拉曼斯托克斯光和拉曼反斯托克斯光的光衰减分别，或矫正光纤沿线衰减随间隔改变的题目用以普及编制的测温精度。该计划首要蕴涵以下时间举措，永别是：

　　该计划通过提拔拉曼散射信号的信噪比来优化编制的测温精度，首要蕴涵以下时间举措，永别是：

　　该计划通过矫正拉曼传输息争调方程，用以矫正编制偏差来普及编制的测温精度。该计划首要蕴涵以下时间举措，永别是：

　　该计划通过拉曼散射信号正在温变区降低沿的斜率辅助系数用以预备光纤沿线的分散式光纤温度改变讯息。该时间可能正在厘米量级温变区达成高精度探测。【Photonics Research 10(1), 205-213 (2022).】

　　空间离别率是拉曼分散式光纤传感时间的另一要害机能目标。现有基于脉冲光时域反射道理的拉曼分散式光纤传感时间，光纤沿线自便处所处解调的温度讯息为该处所空间离别率长度内一切处所点温度的均匀值。当待测光纤长度小于编制传感空间离别率时，编制丈量温度会与实践处境温度存正在较大的丈量偏差。为了普及编制的空间离别率，邦外里探求者首要提出以下时间计划：

　　相较于古板众模光纤传感计划，单模光纤色散较小，其传感空间离别率不随传感间隔增进而慢慢恶化。其它，该计划可能正在抑低光纤受激拉曼非线性效应的条件下普及耦合至传感光纤的光通量，进而普及拉曼分散式光纤传感时间的传感间隔。【Optics Letters 36(13), 2557-2559 (2011)】

　　该计划基于特种光纤抑低光纤形式色散，进而优化编制传感空间离别率。特种光纤首要蕴涵：

　　该计划将混沌信号庖代古板脉冲光源行动传感动光，连接相干探测计划优化编制空间离别率。太道理工大学李健和张明江等人基于该计划仿线 mm的空间离别率，这是目前基于拉曼分散式光纤传感时间外面上所达成的最高空间离别率。【Journal of Lightwave Technology 39(23), 7529-7538 (2021).】

　　该计划通过压缩光源脉宽进一步优化编制传感空间离别率。瑞士西北利用科学与艺术大学提出一种基于偏振无合超导纳米单光子探测的拉曼分散式光纤传感计划，该时间连接窄脉宽传感探测信号达成了10.0 cm的空间离别率。这是目前实践上基于拉曼分散式光纤传感时间的最优空间离别率。【Opt. Express 30(5), 6768-6777 (2022).】

　　拉曼分散式光纤传感时间是一种新型的归纳传感时间。正在编制研发和利用流程中，因为其抗电磁搅扰、远间隔检测等杰出的机能特征，被用普通利用额外的工业安静监测范畴，更加是正在阴恶处境和偏远地域。过程近半个世纪的探求和发扬，传感编制仍面对若干外面和实验题目。为满意更普通的实践利用需求，基于传感道理和现时需求，拉曼分散式光纤传感来日发扬的首要趋向蕴涵以下几个方面。

　　无数工程利用范畴要紧必要拉曼光纤分散式传感器连接众种光纤传感计划，达成各式物理量的协同丈量，蕴涵温度、应变、振动等。

　　受限于拉曼后向散射信号相对较弱的信噪比，目前商用拉曼分散式光纤传感器的有用感受间隔大家庇护正在10.0~30.0 km。

　　正在来日发扬方面，将拉曼分散式光纤传感时间与预备机搜集时间、讯息通讯时间等学问汇集型时间相连接，或者，将自适宜或深度进修算法利用到编制中，自愿创筑与利用处境类似的模子，使编制特别智能，普及编制的适用性和适宜性。

　　综上，本探求为诸众现阶段所面对的题目，供应了有用的处分计划，使得拉曼分散式光纤传感时间可能正在更普通的范畴内施展服从。本论文可能引发探求职员足够发掘拉曼分散式光纤传感时间正在光子学及其浩繁利用和交叉学科等方面的潜力，咱们信托拉曼分散式光纤传感时间将鄙人一代讯息传感时间中施展更首要的效率。

　　李健（第一作家），博士结业于太道理工大学光学工程专业，英邦诺森比亚大学拜候学者，首要从事新型分散式光纤传感时间与利用。攻读博士探求生岁月，获中邦电信天翼奖学金、中邦电信飞Yang奖学金、“晋昌”博士改进奖赏、牛憨笨院士光电奖学金、首届寰宇光学与光学工程博士生学术联赛卓绝奖，获寰宇高校“百名探求生党员斥候”等信用称谓。行动时间有劲人到场了邦度自然科学基金面上项目、山西省核心研发等项目，主办了山西省青年基金、山西省上等学校科技改进项目、企业时间任事项目3项，以第一作家正在Light-Science & Applications、Photonics Res.、J. Lightwave Technol.、Opt. Express、Adv. Photonics Res.、IEEE Sens. J. 等期刊宣告SCI论文13篇，第一和第二创造人授权邦度创造专利20项，公然2项美邦专利。

　　张明江（通信作家），教学，博导，太道理工大学探求生院副院长。博士结业于天津大学光学工程专业，加拿大渥太华大学拜候学者，首要从事光子集成混沌激光器及分散式光纤传感探求。获寰宇百篇优博论文提名奖，入选首批青年三晋学者、山西省学术时间领先人、山西省高校中青年拔尖改进人才。兼任中邦光学学会光学哺育专业委员会常务委员、山西省光学学会副理事长、《激光与光电子学进步》编委、武汉光迅科技股份有限公司邦度认定企业时间核心外部专家等职。先后主办邦度庞大科研仪器研制项目、邦度自然科学基金面上项目等邦度、省部级项目以及横向课题10众项。宣告学术论文120众篇，以第一创造人授权中邦创造专利36项、美邦专利2项，软件著作权12项。第一完结人获山西省时间创造一等奖1项、山西省自然科学二等奖1项、中邦专利卓绝奖1项。

　　本文为滂湃号作家或机构正在滂湃音讯上传并揭晓，仅代外该作家或机构看法，不代外滂湃音讯的看法或态度，滂湃音讯仅供应讯息揭晓平台。申请滂湃号请用电脑拜候。