来源：华中科技大学光学与电子信息学院
近日，华中科技大学光学与电子信息学院教师王亮、孙琪真、吴昊、赵志勇参与撰写的综述文章“分布式光纤传感技术研究和应用的现状及未来”在《光学学报》发表。该文章详细介绍了分布式光纤传感（DOFS）技术的工作原理和相关应用，梳理了分布式光纤传感技术发展历史和应用前景，受到了庄松林院士的高度评价“对我国分布式光纤传感等领域的研究和战略决策具有重要的指导意义”，被遴选为《光学学报》2024年开年专题——“分布式光纤传感”的封面文章。
该综述论文阐述了分布式光纤传感技术的工作原理及应用场景，并列举出了国内外主要的生产企业，为分布式光纤传感技术从学界走向工业界打通了壁垒。DOFS利用光纤作为信号的传输介质和传感单元，通过监测光纤中传输光的幅度、频率、相位和偏振等四个参数在外部环境作用下的变化，实现对光纤沿线外部参量的连续分布式测量。DOFS技术目前已成为能源、电力、航空航天、通信、交通和安防等的大型设施无损健康监测技术之一。在我国各单位学者及技术人员的共同努力下，中国DOFS设施建设已于2017年跃居世界之首。该论文的结构如下：首先介绍了DOFS相关技术原理及发展现状，包括基于瑞利散射的光时域传感技术、布里渊光时域反射/分析仪、拉曼光时域分析仪、光频域反射技术、干涉型分布式光纤传感系统等，详细阐述了DOFS在工程领域的实际应用，随后对DOFS系统未来发展方向进行了探讨。
其中，华中科大光学与电子信息学院王亮教授组织撰写了论文2.3节“布里渊光时域反射/分析仪”，详细阐述了布里渊光时域反射/分析仪（BOTDR/BOTDA）的工作原理，介绍了高空间分辨率、长距离传输、动态参量测量、多参量测量BOTDR/BOTDA系统的相关技术，同时总结了用于提高传感性能的数字信号处理技术，并根据调研给出了国内具有代表性的BOTDR/BOTDA主要研发机构。
华中科大光学与电子信息学院孙琪真教授组织撰写了论文4.2节“特种传感光纤光缆”，详细介绍了各种特种传感光纤光缆的技术原理、典型结构、制备方法和相关应用，如连续散射增强反射、离散散射增强光纤用于改善分布式声波传感系统（DAS）的信噪比和灵敏度，多模/少模光纤用于拉曼测温、BOTDA等系统进行温度测量，声波传感增敏光缆用于DAS系统实现海洋资源勘探等水声相关应用等。
华中科大光学与电子信息学院吴昊博士组织撰写了论文4.3.2节“DOFS中的其他智能信号处理技术”。在信息提取方面，介绍了二维卷积神经网络应用于布里渊增益提取等方法；在信噪比提升方面，介绍了降噪神经网络在DOFS系统中的应用；在空间分辨率提升方面，讲解了通过解卷积技术从测量数据恢复光纤实际信息，提升系统空间分辨率。
华中科大光学与电子信息学院赵志勇副教授组织撰写了论文4.4节“通信-传感融合系统”，分析了目前通信-传感融合系统研究的三个层面，详细介绍了光纤通信技术中的频分复用、偏振分集、相干探测等技术在光纤传感中的应用和对DOFS系统性能的提升。通过阐述实际案例，介绍并总结了商用光网络的光纤资源实现分布式传感应用以及通感一体的光网络系统结构设计与实现方案。
华中科大光学与电子信息学院有多位老师从事DOFS研究，是我国DOFS研究的重要单位，在DOFS研究方面有着深厚的积累。相信未来随着光电器件技术、集成芯片技术和人工智能的不断发展，DOFS技术将迎来更广阔的应用前景，华中科大也将为智能化、高效化、标准化的DOFS技术贡献更大的力量。
