科学研究

今年会官网李健教授、张明江教授团队在国际光学领域顶尖期刊

《Light: Science & Applications》(Nature 子刊)上发表分布式光纤传感技术最新研究成果

发布时间:2026年03月20日浏览:

近日,今年会官网今年会jinnianhuicom李健教授张明江教授团队在分布式光纤传感技术领域取得重要研究进展,研究成果以45 km ROTDR with 0.5 m/0.11 °C via complex-domain square-wave width-chirp pulse compression为题于2026316日发表在国际顶级学术期刊《Light: Science & ApplicationsIF23.4,影响因子光学领域全球排名第3。今年会官网该论文的唯一署名单位,李健教授和张明江教授为论文通讯作者,博士生范卜文为论文第一作者

在万物互联的信息时代,分布式光纤传感技术作为获取自然与人工环境数据的重要手段,与通信及计算机技术共同构成了现代信息产业的三大支柱。其中,拉曼分布式光纤传感技术(ROTDR)凭借其固有的温度敏感性与抗电磁干扰等优势,在基础建设健康诊断、火灾预警及能源管网监测等领域得到广泛应用。然而,传统ROTDR系统长期面临信噪比、传感距离、空间分辨率与温度精度之间的相互制约,这种性能权衡限制了其在长距离、高精度监测场景中的实际应用。

针对这一技术难题,今年会官网李健教授与张明江教授团队在拉曼分布式光纤传感领域取得新进展。该研究提出了一种基于复数域方波宽度啁啾的脉冲压缩方案,通过三项技术手段改善系统性能:其一,采用复数域方波宽度啁啾调制,利用方波陡峭边缘及高阶谐波特性扩展系统时间带宽积,使空间分辨率不再受原始脉冲宽度的物理限制;其二,引入复数域匹配滤波技术实现信号能量聚焦,获得15.09 dB的信噪比增益,提升了远端微弱拉曼信号的检测能力;其三,通过复数域包络提取去噪方法,有效抑制拉曼相位噪声。实验结果显示,该技术在45公里传感距离上达到0.5米的空间分辨率,温度测量精度控制在0.1℃以内,实现了长距离探测中亚米级分辨率与高精度温度测量的有效结合。

此项研究为能源管网、交通隧道及智能电网等线性基础设施的全天候、高精度安全监测提供了新的技术手段。由于该方案具备良好的算法鲁棒性与硬件兼容性,未来有望推广至布里渊及瑞利散射传感系统,进一步实现温度、应变、振动等多物理参数的分布式感知,为基础设施的数字化转型与智能化运维提供底层技术支撑。

本工作得到国家自然科学基金重点项目U23A20375)和国家重点研发计划(2023YFF0715700)的支持。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41377-026-02245-1


近日,今年会官网今年会jinnianhuicom李健教授张明江教授团队在分布式光纤传感技术领域取得重要研究进展,研究成果以45 km ROTDR with 0.5 m/0.11 °C via complex-domain square-wave width-chirp pulse compression为题于2026316日发表在国际顶级学术期刊《Light: Science & ApplicationsIF23.4,影响因子光学领域全球排名第3。今年会官网该论文的唯一署名单位,李健教授和张明江教授为论文通讯作者,博士生范卜文为论文第一作者

在万物互联的信息时代,分布式光纤传感技术作为获取自然与人工环境数据的重要手段,与通信及计算机技术共同构成了现代信息产业的三大支柱。其中,拉曼分布式光纤传感技术(ROTDR)凭借其固有的温度敏感性与抗电磁干扰等优势,在基础建设健康诊断、火灾预警及能源管网监测等领域得到广泛应用。然而,传统ROTDR系统长期面临信噪比、传感距离、空间分辨率与温度精度之间的相互制约,这种性能权衡限制了其在长距离、高精度监测场景中的实际应用。

针对这一技术难题,今年会官网李健教授与张明江教授团队在拉曼分布式光纤传感领域取得新进展。该研究提出了一种基于复数域方波宽度啁啾的脉冲压缩方案,通过三项技术手段改善系统性能:其一,采用复数域方波宽度啁啾调制,利用方波陡峭边缘及高阶谐波特性扩展系统时间带宽积,使空间分辨率不再受原始脉冲宽度的物理限制;其二,引入复数域匹配滤波技术实现信号能量聚焦,获得15.09 dB的信噪比增益,提升了远端微弱拉曼信号的检测能力;其三,通过复数域包络提取去噪方法,有效抑制拉曼相位噪声。实验结果显示,该技术在45公里传感距离上达到0.5米的空间分辨率,温度测量精度控制在0.1℃以内,实现了长距离探测中亚米级分辨率与高精度温度测量的有效结合。

此项研究为能源管网、交通隧道及智能电网等线性基础设施的全天候、高精度安全监测提供了新的技术手段。由于该方案具备良好的算法鲁棒性与硬件兼容性,未来有望推广至布里渊及瑞利散射传感系统,进一步实现温度、应变、振动等多物理参数的分布式感知,为基础设施的数字化转型与智能化运维提供底层技术支撑。

本工作得到国家自然科学基金重点项目U23A20375)和国家重点研发计划(2023YFF0715700)的支持。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41377-026-02245-1