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而最近，來(lái)自英國(guó)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)宣布，他們已成功將現(xiàn)有的跨洋光纜轉(zhuǎn)換成一個(gè)由單個(gè)傳感器組成的干涉陣列，這將有望扭轉(zhuǎn)上述局面。
據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)利用中繼器將光信號(hào)通過(guò)電纜和激光器傳輸時(shí)放大，展示了如何將一根電纜分成許多單獨(dú)的段，從而有效地將一根電纜轉(zhuǎn)換為一組基于干涉的環(huán)境傳感器。
研究小組將該技術(shù)應(yīng)用到連接北美和歐洲的5860公里長(zhǎng)的電纜上，結(jié)果成功探測(cè)到了幾次地震、微弱的地震運(yùn)動(dòng)和沿電纜的洋流。這其中包括兩個(gè)遙遙相隔的地震，一個(gè)在秘魯，另一個(gè)在大洋洲。此外，該團(tuán)隊(duì)還證明，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)光纖電纜的其他通道時(shí)，該方法仍然是有效的。
該研究展示了基于光纖的海底傳感技術(shù)的實(shí)用性，可以用于更精確地探測(cè)和更好地描述海底地震振動(dòng)和洋流。
根據(jù)作者的說(shuō)法，通過(guò)將這種技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)有的海底通信電纜上，在不改變水下基礎(chǔ)設(shè)施的情況下，操作人員可以使用數(shù)千個(gè)永久性實(shí)時(shí)環(huán)境傳感器對(duì)幾乎不受監(jiān)控的海底進(jìn)行測(cè)量。
基于先前的基于后向散射方法的實(shí)驗(yàn)(如分布式聲學(xué)傳感)，研究人員們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)高靈敏度技術(shù)的信號(hào)在100公里后會(huì)減弱，而這限制了該技術(shù)在距離海岸線的距離上的使用。最近的另一項(xiàng)研究采用了在海底電纜的整個(gè)長(zhǎng)度上的相位或極化變化，海底電纜可以跨越海洋延伸到10000公里或更長(zhǎng)距離。
英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室(NPL)的朱塞佩·馬拉(Giuseppe Marra)和他的合作者們則采用了相反的思路，他們研究了在中繼器之間的電纜，這些中繼器放大了長(zhǎng)距離的光信號(hào)。大多數(shù)中繼器使用一種被高損耗回環(huán)(HLLB)，它利用光纖布拉格光柵將部分傳輸?shù)墓庋刂诙饫w反射回到前一個(gè)報(bào)告器。
馬拉的研究小組用一種超不穩(wěn)定的研究級(jí)激光器通過(guò)一條從加拿大哈利法克斯(Halifax)到英國(guó)紹斯波特(Southport)的光纜發(fā)射紅外光，在這條5860公里長(zhǎng)的光纜上有128個(gè)中繼器，平均中繼器之間的跨度為46公里。通過(guò)在發(fā)射端安裝光電探測(cè)器和高精度干涉測(cè)量技術(shù)，研究人員可以一次從多達(dá)12個(gè)重復(fù)器收集HLLB信號(hào)。據(jù)馬拉和他的隊(duì)友表示，這項(xiàng)技術(shù)也可以用于遠(yuǎn)程激光方面。
當(dāng)一場(chǎng)7.5級(jí)的地震在2021年11月28日襲擊秘魯北部時(shí)，馬拉的團(tuán)隊(duì)在他們測(cè)試的9個(gè)電纜段中的6個(gè)上發(fā)現(xiàn)了它。同樣，在印度尼西亞發(fā)生的7.3級(jí)地震中，9個(gè)電纜段中的5個(gè)采集到了信號(hào)。在這兩種情況下，研究人員都能夠通過(guò)陸基地震檢波器確定地震的位置。
通過(guò)將海底電纜轉(zhuǎn)換成環(huán)境傳感器陣列，人們將有望搭建起一個(gè)由數(shù)百或數(shù)千個(gè)永久實(shí)時(shí)海底傳感器組成的大型網(wǎng)絡(luò)，而無(wú)需修改現(xiàn)有的海底基礎(chǔ)設(shè)施。這有可能改變我們對(duì)地球內(nèi)部淺層和深層過(guò)程的認(rèn)識(shí)。
除了馬拉和他在國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室的同事，來(lái)自英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)、英國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(英國(guó))、美國(guó)谷歌和意大利國(guó)家Ricerca計(jì)量研究所(INRIM)的研究人員也參與了這項(xiàng)工作。
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