70 km長距離ラマン分布光ファイバーセンシング：強化された歪み防止コーディングと波形再構成による

科学分野:

• 光学およびフォトニクス
• センシング技術
• 信号処理

背景:

• ラマン分布光ファイバーセンシングは、30 kmを超える距離では低い信号対雑音比（SNR）によって制限されます。
• この制限は、長距離インフラおよび環境モニタリングにおける実用的な実装を妨げます。

研究 の 目的:

• ラマン分布光ファイバーセンシングの距離制限を克服すること。
• 高度な信号処理技術を通じてセンシング性能を向上させること。

主な方法:

• 強化された歪み防止コーディング、ラマン散乱波形再構成、およびHaarウェーブレットデノイジングを組み合わせた新しい前処理フレームワーク。
• 過渡効果を軽減するための相補的シーケンス相関の最適化。
• 波形再構成、コーディングゲイン、およびウェーブレットデノイジングの相乗的応用。

主要な成果:

• 1.58 mの空間分解能で70.0 kmのセンシング距離を達成しました。
• 0.91 °Cの測定精度と5.39 °Cの温度分解能を維持しました。
• SNRとセンシング距離の間の理論的なトレードオフを効果的に解消しました。

結論:

• 提案された3者間の相乗メカニズムは、ラマン分布光ファイバーセンシング機能を大幅に強化します。
• このアプローチは、長距離インフラモニタリングおよび環境センシングアプリケーションに実行可能なソリューションを提供します。
• この方法は、SNRを改善し、信号歪みを軽減することにより、物理的制限を超えています。