研究人员开发出跨度更大分辨率更高的光纤传感

关于扫描的问题

西班牙与瑞士的联合研究团队，以及西班牙阿尔卡拉大学和瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的科学家们似乎已经找到了解决这些问题的方法。他们通过深入研究信号扫描的实际细节，进而得出与应力或温度变化相关的布里渊频移。

在大多数时域下基于SBS的光纤传感方案中，频移是通过对称地扫描两个边带探测光束相对于固定抽运脉频率的偏移来确定的。然而，事实证明，这种扫描方法是高探头功率下脉冲失真的主要来源。这是因为两个探头边带和抽运脉冲之间难以量化的不对称能量传递——随着探头功率的增加而增加的效应。

联合研究团队发现，通过改变扫描方法，使得边带探测光束保持固定的频率差（与光纤的斯托克斯和反斯托克斯频率相关），并且用关联频率对输入抽运波束扫描——这能够显著降低信号失真。这种方法意味着探测光束功率上限变得更高，进而光纤传感系统的跨度变得更长。此外，通过消除抽运脉冲中的信号失真，该系统也具有了更高的空间分辨率。

在新技术中，并非使用相对固定频率抽运脉冲进行扫描，而是使两个边带探测光束在斯托克斯和反斯托克斯频率下保持稳定，从而消除了抽运脉冲中的电位失真。在适当的频率范围内对抽运脉冲进行扫描以得到布里渊频率响应。（图片由A. Dominguez-Lopez等提供）

分辨率可达一厘米

研究人员用差分脉冲宽度对，布里渊光学时域分析（DPP-BOTDA）实验测试了10千米长的单模光纤。他们发现，该方法能够探测沿光纤分布的一百万个点的布里渊频移，分辨率可达一厘米，并且能够在光纤的远端检测到3厘米的“热点”。而且，由于系统保持在时域，该方法能够在20分钟内实现这些功能，远少于在使用频率相关域方法时所花费的时间。

该研究团队认为，除了基础设施中的应用之外，该技术还可以在其他领域中使用。新闻稿的主要作者，阿尔卡拉大学的Alejandro Dominguez-Lopez声称：“由于我们拥有如此大的监测点密度，传感器也可以用于诸如航空电子和航空航天等领域，用以监控每一寸飞机机翼。”研究人员们还认为，该系统的较高分辨率或许能促进某些生物医学应用发展，例如检测乳腺癌中存在的温度偏差。