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在不改变基础设施的情况下将海底光缆转换为环境传感器阵列

Peer-Reviewed Publication

American Association for the Advancement of Science (AAAS)

据研究人员报告,应用一种可将一根长光缆转换成能够检测其周围活动的多个单独部分的方法,海底通信电缆可以无需改变现有的基础设施而创建一个庞大的海底环境传感器网络。建立在先前证明基于光纤的海底传感技术实用性研究基础上的这一新方法可被用于以更高的精度进行检测及更好地表征海底地震振动和洋流。Giuseppe Marra和同事写道:“通过将海底电缆转变成环境传感器阵列,在不修改现有海底基础设施的情况下便可实现由数百或数千个永久且实时的海底传感器组成的大型网络。这有可能改变我们对发生在地球内部浅层和深层过程的了解。”越来越多的研究表明,现有的水下光纤通信电缆可用作海底传感器以监测地震活动和其它水下扰动。然而,以前的技术在空间分辨率和灵敏度方面受到限制,因为一整根电缆——可以长达数千公里(km)——仅充当单个传感器。Marra等人利用在光信号通过电缆和激光器时可对其进行放大的中继器展示了如何将一根电缆分成多个单独的节段,从而有效地将一根电缆转换成一组基于干涉测量的环境传感器。作者用英国和加拿大之间的一条长5860公里的海底光纤链路测试了这种方法,该链路大约每46公里会包含多个中继器。利用这种方法,Marra等人探测到了几次沿着电缆发生的地震、微弱的地震运动以及洋流。他们还能够利用来自电缆沿线不同节段的信号来确定远处地震的震中区域。

        对趋势感兴趣的记者请注意,最近在《科学》上发表的几篇文章介绍了类似的将现有长途电信电缆用作地球物理传感器的方法。2021年2月的一篇《科学报告》(https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.abe6648)演示了在常规远程通信中用偏振来检测长1万公里的海底光缆中的地震扰动。

        在2019年11月的另一篇《科学报告》(https://www.science.org/doi/10.1126/science.aay5881)证明,可用未使用的光纤中的分布式声学传感(DAS)或光纤电缆中的“暗光纤”监测海洋和海底的动态。


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