科学家成功展示了一种低相干布里渊光学相关域反射仪 (BOCDR) 系统，该系统克服了在绘制光纤沿线的应变和温度分布时与空间分辨率和测量范围相关的长期挑战。
横滨国立大学副教授 Yosuke Mizuno 表示：“我们解决了我们原创的光纤分布式应变传感技术 BOCDR 中空间分辨率和测量范围平衡这一长期存在的问题。我们的目的是开发一种更高效的系统，以克服这种权衡，而无需依赖可变延迟线等复杂组件。”
传统的 BOCDR 技术具有诸多优势，例如从传感光纤的一端注入光、相对较高的空间分辨率以及对传感点的随机访问能力。然而，它也面临着空间分辨率和测量范围之间的权衡。之前为缓解这一问题所做的努力包括特殊方案，例如时间门控、双调制和啁啾调制。
然而，这些方法并没有完全消除根本性的权衡。研究人员开始考虑使用低相干性 BOCDR 和随机调制光源，但这种方法需要可变延迟线来扫描测量位置，这限制了测量范围。
为了解决这一限制，研究团队(包括来自 NTT 公司的合作者)在东京大学 Kohei Noda 博士的支持下，开发了一种基于周期性伪随机调制的低相干性 BOCDR 系统，并展示了其概念验证操作。
他们首先使用延迟自同调法研究了基于调制参数的光源输出光谱。该方法显示出解决空间分辨率和测量范围之间传统权衡的潜力，在扩大测量范围的同时保持高空间分辨率。
接下来，他们展示了在多种条件下无需可变延迟线即可测量光纤应变分布的能力。通过模拟和实验，他们的结果表明，这种新方法比传统的 BOCDR 技术能够更准确地测量分布式应变，并且不需要可变延迟线。此外，他们的方法不受与幅度调制-频率调制 (AM-FM) 相位延迟相关的系统误差的影响。
借助该团队的低相干性 BOCDR，他们直接将任意波形发生器产生的周期性伪随机调制应用于光源的驱动电流，从而调制其输出频率。虽然传统的低相干性 BOCDR 基于非周期性随机调制，但这种新方法会在被测光纤上产生多个相关峰(测量点)。这样就可以扫描光纤上除零阶以外的相关峰，而无需使用可变延迟线。
Mizuno 表示： “我们工作中最重要的收获是成功演示了基于周期性伪随机调制的低相干性 BOCDR 系统。这种方法不仅保持了高空间分辨率并扩大了测量范围，还简化了系统设计，使其更适合实际应用。”
该团队对低相干性 BOCDR 技术的概念验证为未来探索系统优化和深入性能分析奠定了基础，例如增强空间分辨率、扩大测量范围、提高测量速度和提高准确性。
展望未来，该团队的目标是改进这种低相干性 BOCDR 技术，以进一步提高其在分辨率、范围和速度方面的性能。
Mizuno 表示：“最终，我们的目标是让这种方法广泛应用于关键应用中的精确应变传感，例如结构健康监测和工业诊断。”
研究团队成员包括横滨国立大学工学院的 Kenta Otsubo、Guangtao Zhu、Takaki Kiyozumi 和 Yosuke Mizuno、东京大学工学院的 Kohei Noda 以及 NTT 公司接入网络服务系统实验室的 Hiroshi Takahashi 和 Yusuke Koshikiya。