近日，我院李健教授、张明江教授团队在分布式光纤传感技术领域取得重要研究进展，研究成果以“70 km long-range Raman distributed optical fibre sensing through enhanced anti-distortion coding and waveform reconstruction”为题于2025年12月15日发表在国际顶级学术期刊《Nature Communications》。太原理工大学是该论文的唯一署名单位，李健教授和张明江教授为论文通讯作者。
光纤传感技术已成为当今世界令人瞩目、发展迅猛的高新技术之一，它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱，是当代科学技术发展的一个重要标志。拉曼分布式光纤传感技术因具备快速测量、结构简单及固有温度敏感性等优势，广泛应用于交通、能源和国防领域。但传统技术受限于拉曼散射信号强度低、信噪比不足，且存在传感距离与空间分辨率难以兼顾的技术瓶颈，其长距离传感应用面临巨大挑战。针对上述技术瓶颈，团队为此展开深入研究。该研究提出一种增强型抗干扰编码调制与波形重构技术，通过三项协同调制方案克服了传统方案中信噪比不足、传感距离与空间分辨率难以同时提升的技术瓶颈。该技术首先采用增强型抗干扰脉冲编码技术，在有效抑制受激拉曼散射的基础上增加入射光通量，基于编码信号与未编码噪声的特征可分离性，提升了传感信号信噪比；同时利用时/频域转换波形重构方法，抑制了掺铒光纤放大器的瞬态效应，恢复了失真拉曼散射信号自相关性，从而提升系统测量精度；最后利用Haar小波多尺度去噪方法，针对性滤除系统残留噪声，进一步优化了系统信噪比。实验结果显示，该研究在70.0 km传感距离下，实现了1.58 m的空间分辨率，同时保持0.91 ℃的温度测量精度。
在应用前景方面，本研究为实现长距离线性重大基础设施的全天候、高精度安全监测提供了一种有效技术方案，不仅有望解决该领域长期存在的监测精度与覆盖范围难以兼顾的瓶颈问题，也将有力推动分布式光纤传感技术在能源管网、交通隧道、智能电网等关键场景的规模化、标准化应用，为我国重要基础设施的安全运维与智能化管理提供可靠技术支撑。
图1 基于增强型抗干扰编码调制与波形重构技术的温度解调技术原理。
本工作得到国家自然科学基金重点项目（U23A20375）和国家重点研发计划（2023YFF0715700）的支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-67314-2
