多芯光纤分布式声传感  被引量:7

Distributed Acoustic Sensing Based on Multi-Core Fiber

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作  者:顾金凤 卢斌[1] 杨竣淇 王照勇[1] 叶蕾 叶青[1,2] 瞿荣辉 蔡海文[1,2] Gu Jinfeng;Lu Bin;Yang Junqi;Wang Zhaoyong;Ye Lei;Ye Qing;Qu Ronghui;Cai Haiwen(Key Laboratory of Space Laser Communication and Detection Technology,Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 201800,China;Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China)

机构地区:[1]中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室,上海201800 [2]中国科学院大学材料与光电研究中心,北京100049

出  处:《光学学报》2021年第7期21-28,共8页Acta Optica Sinica

基  金:国家重点研发计划(2017YFB0405500,2020YFC1522901);国家自然科学基金(61535014,61675216,61805260,61905260,61905262);中科院战略先导专项(XDB43000000);中科院STS区域重点项目(KFJ-STS-QYZD-084);上海市自然科学基金(19YF1453400,18ZR1444600);中国科学院促进发展局项目(KFJSTS-QYZD-084);中国科学院创新基金(CXJJ-19-C16)。

摘  要:多芯光纤中有多个独立并行的空间信道,利用其实现空间分集,以解决基于传统单模光纤的分布式光纤声波传感系统所面临的信号衰落和信噪比受限问题。通过扇入扇出模块,在多芯光纤的其中四个纤芯中进行信号的独立传输和分集探测,并采用相干合并技术对多路信号进行有效合并。实验结果表明,外部扰动信号得到了很好的重构,信号衰落被抑制,系统的底噪较优化后单模光纤系统降低了5.2 dB。传感器表现出高水平的性能,带宽可达10 kHz,最低底噪达-85 dB。In this study,we use multiple independent parallel spatial channels in multi-core fibers to achieve spatial diversity in solving the signal fading and limited signal-to-noise ratio of distributed fiber acoustic sensing systems based on traditional single-mode fibers.We use the fan-in and fan-out modules for independent transmission and centralized reception of signals in four cores of the multi-core fiber,and multiple signals can be aggregated effectively using a coherent aggregation method.The experimental results show a well-reconstructed external disturbance signal,suppressed signal fading,and reduced noise floor by 5.2 dB compared with that of the optimized single-mode fiber system.The sensor exhibits high-level performance:lowest noise floor of-85 dB and bandwidth of 10 kHz.

关 键 词:光纤光学 多芯光纤 分布式声波传感 底噪 

分 类 号:TN29[电子电信—物理电子学]

 

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