布里淵散射是一種由熱產(chǎn)生的聲波振動(dòng)對(duì)光進(jìn)行非彈性散射的現(xiàn)象。基于布里淵的光纖傳感可通過(guò)確定光在各種刺激下的散射情況來(lái)測(cè)量溫度和應(yīng)變分布。

這種方法應(yīng)用于相關(guān)域技術(shù)（如布里淵光學(xué)相關(guān)域分析和布里淵光學(xué)相關(guān)域反射儀 (BOCDR)）時(shí)尤為有效，可提供高空間分辨率和各種測(cè)量點(diǎn)的隨機(jī)可及性。布里淵光學(xué)相關(guān)域反射儀利用自發(fā)布里淵散射，可實(shí)現(xiàn)單端接入，使其成為傳感應(yīng)用的多功能工具。

在 BOCDR 中，空間分辨率由光的調(diào)制幅度和頻率決定。精確測(cè)量與峰值光強(qiáng)相關(guān)的調(diào)制幅度通常需要昂貴而笨重的設(shè)備，如光學(xué)光譜分析儀或外差探測(cè)系統(tǒng)。這些要求使實(shí)驗(yàn)裝置復(fù)雜化，并增加了成本。

由芝浦工業(yè)大學(xué)（SIT）副教授 Heeyoung Lee 帶領(lǐng)，包括同樣來(lái)自芝浦工業(yè)大學(xué)的 Keita Kikuchi 和橫濱國(guó)立大學(xué)的 Yosuke Mizuno 在內(nèi)的一組日本研究人員最近開(kāi)發(fā)出一種新方法來(lái)克服這一問(wèn)題。他們的論文發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》（Scientific Reports）雜志上，并于2024年4月6日在線發(fā)表。

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一種無(wú)需額外器件即可準(zhǔn)確估計(jì)調(diào)制幅度并確定BOCDR空間分辨率的新方法。

Lee博士說(shuō)："我們開(kāi)發(fā)了一種新方法，無(wú)需額外設(shè)備或修改實(shí)驗(yàn)裝置，就能準(zhǔn)確估計(jì)決定 BOCDR 空間分辨率的調(diào)制幅度"。

研究人員利用瑞利散射來(lái)估算調(diào)制幅度。瑞利散射是光與小于其波長(zhǎng)的粒子相互作用時(shí)發(fā)生散射的現(xiàn)象。

通過(guò)分析瑞利散射引起的噪聲頻譜寬度，他們可以測(cè)量光的調(diào)制幅度，而不受光纖長(zhǎng)度的影響，同時(shí)還能獲得高頻分辨率。這種創(chuàng)新方法只需利用帶有電子頻譜分析儀的 BOCDR 設(shè)置來(lái)測(cè)量瑞利噪聲成分，易于實(shí)施，提高了整個(gè)過(guò)程的便利性。

Lee博士在談到他們工作的長(zhǎng)期影響時(shí)說(shuō)："民用基礎(chǔ)設(shè)施的老化和地震損壞是重大的社會(huì)挑戰(zhàn)。光纖傳感技術(shù)為監(jiān)測(cè)這些基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)構(gòu)完整性提供了一種前景廣闊的解決方案。通過(guò)在結(jié)構(gòu)上嵌入長(zhǎng)光纖，可以檢測(cè)光纖沿線的應(yīng)變和溫度分布。利用布里淵散射感應(yīng)分布式應(yīng)變和溫度可提供高靈敏度和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。我們的新方法不需要額外的設(shè)備，簡(jiǎn)化了過(guò)程并降低了成本"。

研究小組的方法有望推動(dòng) BOCDR 在監(jiān)測(cè)和確保關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的安全性和可靠性方面的應(yīng)用。

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