基于量子的读出技术：通过光子计数实现分布式声学传感

《IEEE Sensors Journal》：Quantum-enabled readout Distributed Acoustic Sensing via Photon Counting

　　

摘要：

我们介绍了一种基于量子技术的分布式声学传感器（Q-DAS）的设计与实现，该传感器专为高性能、长距离动态应变测量而开发。Q-DAS利用高相干激光源和超导纳米线单光子探测器（SNSPD），通过分析沿光纤传播的瑞利背散射光，并结合相干光时域反射（OTDR）技术来精确测量应变。虽然之前利用单光子检测的分布式光纤传感研究主要集中在温度测量领域，但本工作将这种量子技术应用于动态应变测量，标志着一项重大突破。初步实验结果表明，该传感器在光纤链路损耗达到112.5公里的情况下仍能实现分布式应变测量，并能准确重建低频（约几赫兹）振动信号。通过抑制接收器/电子设备的噪声影响，并在以光子统计特性为主（即散粒噪声为主）的检测模式下工作，该技术为构建稳健、超长距离的物理传感器网络奠定了基础，适用于地震监测和海底电缆监控等关键应用。