大家好！今天要给大家介绍一项的光纤传感技术——《Coherently parallel fiber-optic distributed acoustic sensing using dual Kerr soliton microcombs》发表于《SCIENCE ADVANCES》。光纤分布式声学传感（DAS）意义非凡，但单频光源却成了其发展的绊脚石。不过别担心，双克尔孤子微梳技术横空出世啦！它能带来前所未有的灵敏度提升、衰落抑制，还能延长检测距离。接下来，让我们一起深入了解这项技术是如何改变光纤声学传感领域的格局吧。

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一、研究背景与意义

分布式光纤传感器在环境监测等领域具有重要意义，其中基于瑞利背向散射的相位敏感光时域反射仪（Φ-OTDR）是分布式声学传感（DAS）的基础，可用于多种场景的监测。然而，当前DAS技术在追求更高性能时面临单频光源带来的瓶颈，如相位噪声、信噪比限制以及相干衰落等问题。而孤子微梳作为高精度计量光源具有多频输出等优势，在多个领域已展现出广泛应用潜力，但在DAS中的应用尚未得到充分开发。本研究旨在利用双克尔孤子微梳解决现有DAS技术的瓶颈，推动DAS技术的发展。

二、双孤子微梳DAS的原理

（一）概念阐述

1、原理介绍

在基于双孤子微梳的DAS中，探测梳和本地参考梳分别在两个微环腔中独立产生，均提供多个频率。由于孤子特性，所有梳线的初始相位锁定，可实现频率复用且无噪声叠加。包含声学信息的探测梳线与本地梳线在光电探测器中通过异频外差形成射频梳，再经IQ解调得到相位变化的功率密度谱。

2、灵敏度增强原理

对于传统单频激光的DAS，只能在一个频率上测量声学信号引起的相位变化；而基于双梳的DAS，每个梳线都携带相同的声学信息相位变化Δφ，经IQ处理后可累积，从而实现灵敏度增强。假设每个频率通道的检测极限为Δφ，增加双孤子微梳源的频率通道数，在噪声基底不变时，检测极限可降至Δφ/N（N为梳线数）。例如，随着梳线数量增加，灵敏度因信号累积而提高。使用单频激光（蓝色）和10梳线（红色）的功率谱密度模拟结果对比，显示双梳方案检测极限更低。

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