中国科学技术大学成功研制分布式光纤地震传感设备

中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心陈旸、赵东锋团队与地球和空间科学学院王宝善、姚华建团队合作，成功研制出具有自主知识产权的分布式光纤声波/振动传感（DAS）系统，该设备使用现有通讯光缆可进行地震监测、地质灾害预测、地下结构成像、城市地下空间探测等。DAS设备自2021年6月部署在安徽合肥紫蓬山进行连续观测，已成功监测到安徽定远县2.3级地震（6月4日）、安徽宣城2.7级地震（7月22日）、菲律宾6.6级地震（7月24日）、台湾宜兰县5.8级地震（8月5日）等一些地震。

(a)安徽定远6月4日14时15分2.3级地震，震源深度10km，震中距约100km；(b)安徽宣城7月22日14时33分2.7级地震，震源深度15km，震中距197km；(c)菲律宾7月24日04时49分6.6级地震，震源深度100km，震中距2036km；(d)台湾宜兰8月5日05时50分5.8级地震，震源深度10km，震中距927km。

当发生地震时，地震波传播到光缆时，光纤会产生应变而被拉伸或压缩，由于相干激光在光纤介质中的弹光效应，瑞利散射光的振幅和位相就会发生改变，通过接收并解调背向瑞利散射光就可以获得地震波的信息。DAS技术利用相干激光在光纤介质中的弹光效应来感知和传输外界的振动和声波信号，具有分布式、集成度高、远距离传输、抗干扰性强、分辨率达米级等优点，为地震监测和地下结构成像提供了一种全新技术途径。

研究团队通过对DAS专用激光光源、后向瑞利散射光与本振光的相干探测、拍频信号相位解调以及系统软件算法等关键技术进行攻关，研制成用于高分辨率地震监测和成像的分布式光纤声波/振动传感设备。该设备监测频率范围为10毫赫兹至20千赫兹，定位精度为3.5米，监测长度达40公里。该系统可以利用现有的通讯光缆进行地震监测、地质灾害预测和城市地下空间探测等，服务国家防灾减灾重大需求和城市规划发展。

该工作得到了合肥微尺度物质科学国家研究中心、中国地震局地震预测研究所、安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站的资助和支持。