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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。
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    分布式光纤传感器应变读数异常的自适应后处理算法

    梁智洪邓凯文马云龙王明华...
    343-354页
    查看更多>>摘要：针对分布式光纤传感器在航空航天领域应用中存在的应变读数异常现象，提出一种可检测和快速清除分布式光纤传感器应变读数异常的自适应后处理算法，以提高传感器监测精度与数据可靠性。该算法采用K均值聚类方法进行自适应定义阈值，以区分不同结构特征及不同服役环境导致的数据分布与噪声响应的差异性。在此基础上，对扭曲的应变曲线实行连续的几何偏置来消除应变读数异常。最后以航天燃料贮箱压力循环实验中采集的分布式光纤传感数据处理为例验证所提方法的有效性，使用Pearson相关系数来表征后处理曲线与无异常曲线的相关性，并与其他后处理算法进行对比。结果表明，针对2种主要类型、8种典型案例的应变异常现象，所提方法均能获得最佳的后处理结果，与无异常曲线的相关性系数不低于0。917。

    光纤光学瑞利散射分布式光纤传感K均值聚类自适应阈值复合材料贮箱

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    分布式声波传感垂直地震剖面法智能处理及多波成像方法

    陈沅忠胡光岷李彦鹏饶云江...
    355-366页
    查看更多>>摘要：本文研究了分布式声波传感垂直地震剖面(DAS-VSP)法纵波及转换波智能处理与成像方法，讨论了 DAS-VSP形态成分分析法数据去噪技术、DAS-VSP多波智能分离方法和流程，以及基于深度学习的DAS-VSP数据规则化方法。创新性地提出了一种基于最小旅行时的多波VSP成像方法，通过旅行时表控制反射路径附近聚焦成像，比传统地震偏移方法的划弧减少，成像过程中计算覆盖次数，解决了覆盖不均匀成像振幅问题。通过海上斜井DAS-VSP实际数据处理，同时获得DAS-VSP上行纵波和上行转换横波成像剖面，结果显示，DAS-VSP不仅含有反射纵波信息，同时存在较强的转换横波，通过针对性处理后，能够实现DAS-VSP纵波及转换波成像，说明斜井DAS-VSP具备多波成像条件，可获得较高信噪比的纵波及转换波成像数据，多波数据更有利于油气预测和识别，智能处理及多波成像方法为DAS-VSP法用于油气勘探开发提供了新的技术手段。

    垂直地震剖面法分布式声波传感人工智能形态成分分析法波场分离数据规则化多模板快速推进算法转换横波成像

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    深海级分布式光纤地震系统的南海海试

    邓棣珉徐团伟张汉羽于春亮...
    367-375页
    查看更多>>摘要：分布式光纤声传感(DAS)技术将单根光纤视为传感和传输介质，可实时探测光纤附近的振动/声波信号，具有环境适应性强、长距离、空间连续测量等优势。本文借助海底观测平台，将DAS解调仪与传感光纤一同布放于深海，展开了为期21天的深海原位测试试验。在1423 m的深海环境中，成功实现海底振动传感系统，其平均背景噪声约为0。464mrad/√Hz。这一结果与实验室测量结果相近。海试的数据采集结果进一步验证了该系统的可行性，通过对不同工作状态(入水、着底、移动和抛载上浮)下采集到的振动信号的时频特性进行了分析，能够清晰识别出各工作状态下的信号特征。该深海级分布式光纤地震系统提供了一种新的工程方案，海底的原位布放可以实现在更远海域和更深海底的分布式光纤地震采集，对海洋地球物理研究具有重要意义。

    海底分布式光纤地震系统分布式光纤声传感海洋环境监测海洋地球物理

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    基于卷积神经网络的多维度分布式光纤振动传感事件识别

    靳喜博刘琨江俊峰王双...
    376-386页
    查看更多>>摘要：基于双马赫-曾德尔干涉(DMZI)型分布式光纤振动传感系统与无人机(UAV)视频监测系统，通过卷积神经网络同步对光信号和无人机视频信号进行模式识别，从多维度对多类别扰动事件进行精准检测。与传统的模式识别方法相比，所提方案将两个不同维度上的信号有效结合，实现了不同维度上模式识别方法的优势互补，将识别信号的时间维度加入识别，解决了静态信号识别事件有限、准确率较低的问题。为了验证所提方案的可行性和有效性，对常见的9种传感行为(攀爬、轰砸、剪切、脚踢、重敲击、轻敲击、拉扯、摇晃、无入侵)进行了实验测试和分析。实验结果表明，所提出的多维度模式识别方案可以对9种入侵事件达到99。58％的平均测试准确率，并且平均识别时间为0。16 s，短于系统的采样时间0。3 s，满足实际工程应用的需求。

    光纤光学分布式光纤传感多维度传感模式识别卷积神经网络

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    基于生成对抗网络的布里渊分布式光纤传感器降噪

    罗阔王宇瑶朱柏蓉余贶琭...
    387-397页
    查看更多>>摘要：首先，利用自洽约束生成对抗网络(SCGAN)建模布里渊增益谱(BGS)中的真实噪声分布，生成噪声数据用于去噪卷积神经网络训练。通过对高斯噪声和SCGAN生成噪声进行直方图统计和幅度谱分析，证明了两种噪声的差异。然后，利用2种噪声分别训练3种最新的去噪卷积神经网络，在不同温度、不同信噪比的实验数据上对比了各网络的性能。实验结果表明，所提方法能准确获取低信噪比BGS的布里渊频移，说明基于生成对抗网络的噪声提取方式能够有效地建模真实噪声，更好地训练有监督网络。

    光纤光学布里渊分布式光纤传感图像去噪生成对抗网络自洽约束噪声建模

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    多阶时域差分重构相关法拉曼分布式光纤传感

    李健范卜文程姿嘉薛晓辉...
    398-408页
    查看更多>>摘要：提出了一种基于多阶时域差分重构相关法的拉曼分布式光纤传感技术。该方案利用混沌信号、放大自发辐射(ASE)信号和噪声信号代替传统脉冲激光作为传感信号，基于多阶时域差分重构方法重构拉曼反斯托克斯散射信号，以此剥离出各个传感光纤位置点携带探测信号时序随机起伏特征的光强信息。最后基于相关压缩解调方法，揭示了拉曼散射温度调制光场空间位置与探测信号的相关特性。从理论上将时域差分重构方法推广至任意阶数，分析了差分阶数对传感系统信噪比的影响，并分析了面向混沌拉曼分布式光纤传感技术的最优差分阶数。研究了混沌信号、噪声信号、ASE信号这三种信号作为探测信号时拉曼传感系统的数值模拟情况，结果证明了拉曼光纤传感领域混沌信号在动态范围与信噪比方面具有显著优势，为长传感距离、高空间分辨率和高信噪比拉曼分布式光纤传感技术提供了新的研究思路。

    光纤光学分布式光纤传感拉曼散射空间分辨率温度解调

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    基于条件对抗生成网络数据增强的相敏光时域反射仪模式识别

    张印胡挺李猷兴王剑...
    409-419页
    查看更多>>摘要：本文针对光纤传感技术中相敏光时域反射仪(Φ-OTDR)数据采集受限的问题，提出了一种基于条件对抗生成网络(CGAN)的数据增强方法，用于在少量数据基础上生成大量训练样本。实验中采用Φ-OTDR完成数据采集，将采集到的真实数据作为CGAN的输入，网络通过自动提取信号特征，并在输入条件的帮助下生成逼真的信号数据。将生成数据和原始数据分别输入决策树、支持向量机、卷积神经网络等模型进行分类，实验结果显示，生成数据在各个分类器中的检测结果都得到了显著提升，有效提高了分类器模型的检测能力和性能，实现了Φ-OTDR模式的目标识别，并解决了数据采集困难的问题。本文研究为小样本检测提供了新的思路和方法，对其他光纤传感技术的应用具有借鉴意义。

    光纤传感相敏光时域反射仪数据增强深度学习条件对抗生成网络

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    基于多波长分组的无源光网络故障监测系统设计及系统抗干扰性能分析

    金哲怡毕美华滕旭阳胡淼...
    420-429页
    查看更多>>摘要：提出了一种基于多波长分组的无源光网络系统监测方案，用于解决基于反射型的故障监测方案中用户之间易发生因干扰导致的链路状态误判的问题。该方案将不同波长分配到不同组，实现不同光网络单元(ONU)组之间的识别，从而避免不同组成员之间的干扰。在此基础上，将与光路终端距离相近的ONU分配到不同组内，以此降低组内ONU发生相互干扰的概率。此外，还研究了用户数量、传输脉冲功率和脉冲宽度对该系统性能的影响。通过理论推导与仿真可知，在检测波长通道数为4、检测光脉宽为10-8 s、用户数量为16、最大距离差为2 km的无源光网络系统用户中，检测信号的信噪比为9。06 dB，识别精度为2 m。这些结果表明，基于多波长分组的无源光网络监测系统方案能够支持对大容量无源光网络系统的监控，并且在易发生干扰的用户数量较多的情况下具有较好的性能。

    光通信光编码故障监测用户分布信噪比信号干扰比

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    相位光时域反射仪中信号采样率的双频光倍增

    钟镇张旭苹邹宁睦
    430-441页
    查看更多>>摘要：在相位光时域反射仪中引入等时分双频光，提高扰动信号采样率，降低相邻相位的绝对差值，从而使得相位解缠绕正确实现，进而精确重构相位信号。然而，引入双频光使得初相位的不一致变得更加复杂，以致相位信号无法精确重构，即扰动信号的采样率难以真正得到提升。为此，在等时分双频光相位光时域反射仪中，基于模值最小值的乘积来快速确定参考位置并补偿脉冲序列方向初相位的不一致，对光纤长度方向初相位的不一致进行二次静态补偿。在实验中，当外界扰动为700 Hz的Burst信号时，使用单频探测脉冲光已无法进行正确解缠绕，而使用双重静态补偿方案的等时分双频光相位光时域反射仪却能够精确求解出Burst信号，且正弦部分的均方根误差仅为0。3872 rad，即在相位光时域反射仪中实现了信号采样率的双频光倍增和相位信号的精确重构。

    光纤光学光纤传感相位光时域反射仪定量测量双频光精确提取

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    准分布式声波传感系统瑞利散射串扰抑制技术

    路阳李俐凡黄秋阳王建飞...
    442-450页
    查看更多>>摘要：提出一种瑞利散射信号诱导串扰抑制技术。理论分析表明，采用相位调制器对高相干连续光施加余弦相位调制，可通过设置相位调制频率抑制瑞利散射信号和由其诱导产生的通道串扰，余弦相位调制的幅度越大，串扰抑制效果越好。以基于弱反射率光纤光栅的准分布式声波传感系统为例，开展了瑞利散射诱导通道串扰抑制技术实验研究，实验中串扰抑制了 23。85 dB，实验结果验证了所提方法的有效性。

    光纤光学光纤传感分布式光纤传感分布式声波传感光纤布拉格光栅

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