在光纤分布式声波传感关头手艺研讨方面获得了冲破性停顿。研讨团队初次提议了鉴于双频梳的光纤分布式声波（DAS）新观念（Comb-DAS），经过将集成双克尔孤子微腔频梳与DAS联合，使用光频梳线自然的高度相关性，完毕了光纤瑞利散射的波分复用相位并行迭加，获得了高达560 fε/√HZ的应变探测活络度。相较于通例DAS，完毕了一个数目级的活络度晋升，1.6倍的传感间隔拓展和昭着的相关式微按捺。该研讨为研发下一代超活络、超长间隔的DAS体系供给了关头手艺支持。
分布式光纤传感是一种以光纤为载体的分布式丈量手腕，能够对数十甚至上百千米规模内数十万点的物理讯息（如温度、应变、声波等）停止延续的丈量，而标新立异。此中，鉴于光纤瑞利后向散射机理的分布式声波传感手艺(DAS)由于其存在沿光纤链路能停止长间隔声波高活络分布式感知的才能，进而成为一种弗成替换的变化性声学/地动/震荡传感手艺，在油气勘察开辟、安防侵犯检测、地动台网探测、构造安康监测等范畴有着普遍的利用。但是，今朝鉴于单频激光源的通例DAS，其无限的入纤光功率致使了其信噪比和传感间隔吃紧受限。另外，单频激光发生的相关式微也是一个困难。上述题目已成为研发下一代超长间隔、超高精度DAS体系的一个道理性瓶颈停滞。
片上孤子微梳是一种多频输入光源，因为其高精度、高相关和高集成的特征，可办事如光通讯、光子计较、光学原子钟等多范畴利用。同时，双频梳手艺供给了将光学频次更动为射频的进步前辈手腕，被普遍利用于成像、测距、光谱等范畴。克日，电子科技大学光纤传感与通讯教诲部要点尝试室饶云江传授团队将集成双克尔孤子微梳与DAS联合停止相关并行传感。在该研讨中，缔造性地提议了相关分解相位解调计划，完毕了DAS活络度、传感间隔和抗式微机能的周全晋升。
Comb-DAS事情道理：通例DAS中，外界声波会引发光纤瑞利散射旌旗灯号的相位变革∆φ。在Comb-DAS相关并行传感中，每条梳线会领导沟通的相位讯息∆φ，并颠末I-Q处置后终究积累起来。双孤子微梳的高相关性包管了全数的梳线存在沟通的相位讯息，于是，如有N根梳线的话，Comb-DAS的活络度便能进步N倍。现实环境中，∆φ巨细与外界声波旌旗灯号的幅度线性相干。是以，若∆φ为DAS的探测极限的力量时，Comb-DAS的探测极限的力量可从∆φ减小到∆φ/N，因此具有了检测极弱声波旌旗灯号的才能。
图3 (A)单频激光DAS的相位讯息示计划。(B)Comb-DAS的相位讯息示计划。(C)梳线的数量和丈量的相位变革的映照谱。(D)旌旗灯号PSD谱对照图
Comb-DAS尝试考证：研讨者们在两个反复频次差为200 rate的氮化硅微腔中发生一双克尔孤子频次梳(反复频次≈110 rate)，将其对应的十对梳线滤出构成存在十根梳线的一双频次梳，此中一组频次梳手脚探测光，另外一组则手脚本振光，进而构成双频梳干与仪。探测光在传输中取得外界声波讯息后其回光与本振光产生干与，无需高速即可完毕外差丈量。经过鉴于频分复用的相关并行传感，与通例单频激光器比拟，取得了10倍的活络度加强。尝试中停止了传感间隔为10 km，空间分辩率为5 m的Comb-DAS声波丈量，并与鉴于单频光源的通例DAS停止对照，尝试后果如图3所示。能够较着地看出Comb-DAS在各目的频次下的旌旗灯号品质晋升，取得了天下级的声学探测活络度，到达了560fε/√HZ的程度。另外，Comb-DAS可在存在更低布里渊阈值的长光纤中完毕更高的功率传输，使其最大传感间隔从43千米扩大耽误到72千米，耽误1.6倍以上，且没必要须所有如分布式光缩小等格外的辅佐理段。
图4 (A)传感旌旗灯号时域对照图。(B)传感旌旗灯号频域瀑布图。(C)传感旌旗灯号PSD谱对照图。(D)传感间隔对照图。(E)传感旌旗灯号时域瀑布对照图
该研讨陈述了一种鉴于集成双孤子微梳的相关并行光纤分布式声传感新手艺（Comb-DAS）。双频梳光源经过供给相位互锁多频信道，完毕了传感旌旗灯号的线性迭加、频分复用和高精度相位解调，共存在极大的活络度晋升后劲。尝试中，经过利用10条梳线停止传感，取得了亚皮应变的活络度，同时，频次复用的战略有用地按捺了相关式微。另外，更高的入纤功率取得了更远的传感间隔。双孤子微梳和DAS的联合不但攻破了暂时DAS手艺受限于单频激光源的道理性控制，成为将微腔频次梳扩大到光纤传感范畴的顺利典范，并且还引入了一种能昭着晋升DAS机能的变化性战略，即鉴于宽带双频梳光源，可望为研发下一代超活络、长间隔DAS体系供给焦点手艺支持，为油气勘察开辟、安防侵犯检测、地动台网探测、构造安康监测等范畴供给新一代的Comb-DAS仪器。
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