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期刊信息/Journal information
光学学报
光学学报

曹健林

月刊

0253-2239

aos@siom.ac.cn

021-69918427

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海800-211信箱）

光学学报/Journal Acta Optica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本学报是国内外公开发行的光学学术刊物，反映中国光学科技的新概念、新成果、新进展。内容主要包括量子光学、非线性光学、适应光学、纤维光学、激光与物质相互作用、激光器件、全息和信息处理、光学元件和材料等。为我国光学科技人员与国内外同行进行学术交流、开展学术讨论以跟踪学科前沿和发展我国光学事业服务。
正式出版
收录年代

    面向分布式传感的散射增强光纤研究进展

    谭滔田野张建中
    201-213页
    查看更多>>摘要：基于光纤后向散射的光纤传感技术具有全分布、长距离等特点，在诸多领域受到广泛关注，被认为是一种变革性技术。散射光随着传输距离增加逐渐减弱，信噪比降低导致感知性能下降，成为限制其在长距离应用的主要因素。通过光纤掺杂、写入弱光栅等方式增加光纤散射强度可以有效缓解该问题。然而对于数千米的超长距应用，散射增加意味光纤损耗的增强，通过增加散射来提升信噪比的方法失效。本课题组提出一种增加光纤后向散射强度但不增加光纤本征损耗的散射收集能力增强光纤。本文分别从增强光纤散射能力和增强后向收集能力两个方向总结了散射增强光纤的几种方法，论述了各种方法的优缺点，并进行了简要展望。

    光纤光学分布式传感散射增强光纤辐照光纤微结构光纤掺杂光纤超长锥形光纤

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    拉曼分布式光纤温度传感:技术发展与应用综述

    介瑞敏肖春刘旭朱琛...
    214-239页
    查看更多>>摘要：拉曼分布式光纤温度传感(RDTS)系统因其长期稳定性成为最早商业化的光纤传感产品之一，尤其在油气勘探传感的巨大市场中占据半壁江山。数十年来其技术发展日新月异，本文简述了 RDTS的基本原理，着重分析了近年来领域内优化和提升RDTS的方法，分别从系统结构、部件优化、解调方式和智能信号处理等方面系统性地总结了最新研究进展，并通过走访调研了 RDTS的全球市场概况及其在各工程领域的典型应用，旨在为分布式温度传感技术的同仁提供有益的参考。

    光纤传感拉曼分布式温度传感空间分辨率信噪比市场调研

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    基于光脉冲编码的相位敏感光时域反射仪研究进展

    刘纯野万安池梁永鑫蒋家林...
    240-254页
    查看更多>>摘要：光脉冲编码(OPC)近年来在光纤声波传感领域备受关注，特别是将其与相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)相结合的技术。通过对注入光纤中的探测脉冲进行编码，可在不增加脉冲峰值功率的情况下大幅提高传感信号的信噪比，同时避免了非线性效应的影响;在接收端解码后可获得单脉冲响应，系统空间分辨率由单个脉冲而不是整个探测脉冲序列的长度决定，从而在获得高信噪比传感信号的同时保持了空间分辨率。本文首先回顾了 OPC在光纤声波传感领域中的发展历程;然后，重点介绍了本课题组基于OPC的分布式和准分布式声波传感研究进展，特别是在传感带宽提升方面的成效;最后，对基于OPC的光纤声波传感技术未来发展方向进行了探讨。

    光纤传感光脉冲编码分布式声波传感相位敏感光时域反射仪

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    分布式光纤传感器的编码技术研究

    林全聪程凌浩吕杰张天放...
    255-270页
    查看更多>>摘要：基于光纤中的瑞利、布里渊、拉曼等散射效应以及弱反射阵列的分布式光纤传感(DOFS)能够对光纤损耗、温度、应变、振动、声音等多种参量实现长距离、高空间分辨率的实时监测，受到了越来越多的关注，具有非常广阔的应用。在DOFS中使用编码脉冲序列增加DOFS的信号能量，是提高传感性能的一个重要技术途径。因此，编码技术的应用一直是DOFS研究的一个重要领域。综述了 DOFS中编码技术的研究进展，阐述了编码技术提高传感性能的技术原理，归纳了不同编码方案的设计和实现方法，分析了不同类型DOFS的技术特征及其相应的编码技术应用方法。最后，对DOFS中的编码技术的发展进行了展望。

    传感器分布式光纤传感器编码技术光纤瑞利传感器光纤布里渊传感器光纤拉曼传感器光纤弱光栅阵列传感器

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    基于光脉冲编码的布里渊光时域分析仪研究进展

    靳思梦杨智生洪小斌伍剑...
    271-290页
    查看更多>>摘要：布里渊光时域分析仪(BOTDA)因其长距离分布式传感的优势而得到学术界和产业界的广泛研究与应用，光脉冲编码技术可以在不牺牲空间分辨率和测量时间的前提下辅助BOTDA进一步实现可观的信噪比提升，被认为是最高效(高信噪比提升和低硬件成本)的性能提升方法之一，具有显著的优势和应用前景。本文围绕基于光脉冲编码技术的BOTDA，介绍了用于分布式光纤传感领域的几种主流的光脉冲编码技术的原理，综述了近些年基于光脉冲编码的BOTDA传感系统的研究进展。

    光纤光学分布式传感器受激布里渊散射光脉冲编码

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    分布式光纤生化传感技术发展

    花培栋丁振扬刘琨郭浩晗...
    291-306页
    查看更多>>摘要：现有光纤生化传感器只获取单点生化物质含量，难以得到其空间分布信息，而沿光纤轴向连续分布成百上千只传感器的分布式生化传感方式可实现这一目标。从准分布式光纤生化传感入手，全面综述了分布式光纤生化传感在气体传感、折射率传感以及生物化学传感方面应用的最新进展。最后对分布式光纤生化传感器的发展前景与当前挑战进行了展望。分布式光纤生化传感研究有望引领当前单点分立式光纤生化传感研究向多点连续分布式方向发展，有望成为化学、生物、医学等领域强有力的新工具。

    传感器分布式光纤传感准分布式光纤传感气体传感折射率传感生化传感

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    基于卡尔曼预测的光频域反射分布式光纤传感性能提升方法

    党竑马彬高超祖文龙...
    307-315页
    查看更多>>摘要：针对光频域反射(OFDR)分布式光纤传感在长距离、大量程应用场景中，参考光谱与测量光谱间的相似度(SD)退化及由此造成的鲁棒性下降的问题，本文研究了可调谐激光光源调谐非线性补偿模型，发现补偿的残余误差会引起传感单元产生随机位置偏差(PoD)。基于对PoD的统计学分析，建立了参考和测量光谱间SD的评价体系，并提出一种基于卡尔曼预测和局部寻优的传感单元随机PoD补偿方法，实现了参考和测量光谱位置的高效、精准匹配。本文所提方法能够在50 m的传感光纤上以5 mm的空间分辨率实现大量程传感(最高温度～450 ℃，最大应变～10000 με)，且兼顾高鲁棒性和高速度(计算量可降低到原来的5。8％～28。6％)。这些优点使该方法能够广泛应用于现有的光频域反射分布式光纤传感系统。

    光纤传感器分布式传感光频域反射计卡尔曼预测

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    基于宽带声光调制的高保真相位敏感光时域反射计系统

    雷艳阳姜桃飞马云宾夏猛...
    316-324页
    查看更多>>摘要：相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)系统通常用于振动监测中，具有响应速度快和检测灵敏度高的优势，但受相干衰落效应的影响，导致振幅较低位置提取的振动信号相位信息失真。为此，本文提出一种基于宽带声光调制的高保真Φ-OTDR传感方案，实现对振动信号相位信息的高保真提取。该方案具有调制结构简单紧凑、相位延迟控制精确、频率分量灵活可控、不牺牲响应带宽和空间分辨率等优点。在验证实验中，灵活调制脉宽为100 ns，且同时将包含三个非等间距频率的多频探测光脉冲注入2 km的传感光纤，并以幅值评估的方式对多频拍频信号进行复用。结果表明，该方案中相干衰落的概率从17。541％降低到0。045％，并实现了对模拟振动信号相位信息的高保真重构。

    相位敏感光时域反射计相干衰落效应相位信息多频脉冲调制

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    多频COTDR系统的相位解调优化方法

    谢浪吴明松王粤晖杨子逸...
    325-332页
    查看更多>>摘要：提出一种基于多频优化分集(MFOD)算法的相位解调技术，搭建了环移多频相干光时域反射(MF-COTDR)系统，实验探究了 MFOD算法对信号解调性能的提升效果。结果表明，MFOD算法不仅能够较好地还原相位信息，相较于传统的相位解调算法有超过9dB的平均信噪比(SNR)提升，实现了 33。3 pe/Hz1/2的最小应变分辨率。此外，通过实验验证了基于MFOD算法的MF-COTDR系统对不同频率振动信号的响应性能，实验结果说明该系统具有良好的线性响应能力。

    光纤光学分布式光纤传感相位敏感光时域反射仪相位解调

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    大规模分布式光纤水听拖曳阵列及其湖试性能测试

    龙俊求江浪肖春郭汝乾...
    333-342页
    查看更多>>摘要：报道了一种高性能大孔径分布式光纤水听拖曳阵列，其总长度为150 m，声学传感段长度为100 m，具有192个传感单元，采用单根光纤离散增敏制备而成，无需其他分离器件。传感基元通过驻波桶标定，在20～1000 Hz，平均声压灵敏度达到-127。44 dB(re rad/μPa)。阵列同时装配了自研的姿态感知模块，可实现拖曳过程的实时姿态获取。针对所研制的大规模分布式光纤水听拖曳阵列，开展了湖试综合测试，6 kn拖速下阵列声学段的倾角仅为7。8°，将192个传感单元数据波束合成后得到了 16。87 dB的空间增益，传感器表现出了优异的综合性能。该高性能大规模分布式光纤水听拖曳阵列为光纤水听器发展提供了一条全新的技术路线，有力推动了基于DAS的"第三代声呐技术"的发展。

    光纤光学光纤水听器光纤水听拖曳阵列分布式光纤声波传感声压灵敏度姿态感知目标轨迹跟踪

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