研究团队用光纤电缆作传感器，可实时监测海底环境
- 来源：OFweek光通讯网
- 2022/6/3 8:36:50
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而最近，来自英国实验室的科学家团队宣布，他们已成功将现有的跨洋光缆转换成一个由单个传感器组成的干涉阵列，这将有望扭转上述局面。
据悉，该团队利用中继器将光信号通过电缆和激光器传输时放大，展示了如何将一根电缆分成许多单独的段，从而有效地将一根电缆转换为一组基于干涉的环境传感器。
研究小组将该技术应用到连接北美和欧洲的5860公里长的电缆上，结果成功探测到了几次地震、微弱的地震运动和沿电缆的洋流。这其中包括两个遥遥相隔的地震，一个在秘鲁，另一个在大洋洲。此外，该团队还证明，当数据传输通过光纤电缆的其他通道时，该方法仍然是有效的。
该研究展示了基于光纤的海底传感技术的实用性，可以用于更精确地探测和更好地描述海底地震振动和洋流。
根据作者的说法，通过将这种技术应用到现有的海底通信电缆上，在不改变水下基础设施的情况下，操作人员可以使用数千个永久性实时环境传感器对几乎不受监控的海底进行测量。
基于先前的基于后向散射方法的实验(如分布式声学传感)，研究人员们已经发现高灵敏度技术的信号在100公里后会减弱，而这限制了该技术在距离海岸线的距离上的使用。最近的另一项研究采用了在海底电缆的整个长度上的相位或极化变化，海底电缆可以跨越海洋延伸到10000公里或更长距离。
英国国家物理实验室(NPL)的朱塞佩·马拉(Giuseppe Marra)和他的合作者们则采用了相反的思路，他们研究了在中继器之间的电缆，这些中继器放大了长距离的光信号。大多数中继器使用一种被高损耗回环(HLLB)，它利用光纤布拉格光栅将部分传输的光沿着第二根光纤反射回到前一个报告器。
马拉的研究小组用一种超不稳定的研究级激光器通过一条从加拿大哈利法克斯(Halifax)到英国绍斯波特(Southport)的光缆发射红外光，在这条5860公里长的光缆上有128个中继器，平均中继器之间的跨度为46公里。通过在发射端安装光电探测器和高精度干涉测量技术，研究人员可以一次从多达12个重复器收集HLLB信号。据马拉和他的队友表示，这项技术也可以用于远程激光方面。
当一场7.5级的地震在2021年11月28日袭击秘鲁北部时，马拉的团队在他们测试的9个电缆段中的6个上发现了它。同样，在印度尼西亚发生的7.3级地震中，9个电缆段中的5个采集到了信号。在这两种情况下，研究人员都能够通过陆基地震检波器确定地震的位置。
通过将海底电缆转换成环境传感器阵列，人们将有望搭建起一个由数百或数千个永久实时海底传感器组成的大型网络，而无需修改现有的海底基础设施。这有可能改变我们对地球内部浅层和深层过程的认识。
除了马拉和他在国家物理实验室的同事，来自英国爱丁堡大学、英国地质调查局(英国)、美国谷歌和意大利国家Ricerca计量研究所(INRIM)的研究人员也参与了这项工作。
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