基于单光子探测的光子计数光时域反射仪研究进展

刘旭; 刘波; 饶云江

doi:10.37188/OPE.20233102.0168

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基于单光子探测的光子计数光时域反射仪研究进展

现代应用光学 | 更新时间：2023-02-08

- 基于单光子探测的光子计数光时域反射仪研究进展
- Research progress of photon counting optical time domain reflectometry based on single photon detection
- 光学精密工程 2023年31卷第2期页码：168-182
- 作者机构：
  
  1.之江实验室智能感知研究院光纤传感研究中心，浙江杭州 311100
  2.电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室，四川成都 611731
- 作者简介：
  
  [ "刘旭（1990-），男，辽宁铁岭人，博士，助理研究员，2014年、2017年于东北大学分别获得学士、硕士学位，2021年于清华大学获得博士学位，主要从事量子信息及光纤传感研究，Email：liuxu@zhejianglab.com" ]
  [ "刘波（1985-），男，湖北赤壁人，博士，副研究员，2007年于武汉理工大学、华中科技大学分别获得工学和理学学士学位，2010年、2016年于武汉理工大学、美国弗吉尼亚理工大学分别获得硕士、博士学位，主要从事单晶光纤的制造研究与传感应用，Email： Bo.Liu@zhejianglab.com" ]
  [ "饶云江（1962-），男，云南保山人，博士，教授，1982年于成都科学技术大学（现四川大学）获得学士学位，1986年、1990年于重庆大学分别获得硕士、博士学位，主要从事光纤传感与应用研究，Email： yjrao@uestc.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  之江实验室创新项目资助(2021ME0PI02;2022ME0AL02)
- DOI：10.37188/OPE.20233102.0168
  中图分类号： TN29
- 收稿日期：2021-12-07，
  
  修回日期：2022-01-24，
  
  纸质出版日期：2023-01-25
- 稿件说明：
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刘旭,刘波,饶云江.基于单光子探测的光子计数光时域反射仪研究进展[J].光学精密工程,2023,31(02):168-182.

LIU Xu,LIU Bo,RAO Yunjiang.Research progress of photon counting optical time domain reflectometry based on single photon detection[J].Optics and Precision Engineering,2023,31(02):168-182.
刘旭,刘波,饶云江.基于单光子探测的光子计数光时域反射仪研究进展[J].光学精密工程,2023,31(02):168-182. DOI： 10.37188/OPE.20233102.0168.

LIU Xu,LIU Bo,RAO Yunjiang.Research progress of photon counting optical time domain reflectometry based on single photon detection[J].Optics and Precision Engineering,2023,31(02):168-182. DOI： 10.37188/OPE.20233102.0168.

摘要

基于光时域反射技术（Optical Time Domain Reflectometry， OTDR）的光纤分布式传感器可以实现对整个传感光纤空间可分辨的分布式测量，相比点式传感器具有极大的技术及应用成本优势。而传统的基于模拟探测的OTDR光纤分布式传感器在空间分辨率及动态范围上存在性能瓶颈。基于单光子探测的光子计数OTDR光纤分布式传感系统通过数字化的探测和记录方式，可以突破传统OTDR系统的性能极限。本文对光子计数OTDR系统技术及发展进行了综述，旨在通过本文的综述，明确基于单光子探测的光子计数OTDR系统的优势及限制，以及该技术的未来发展趋势，促进基于OTDR技术的光纤分布式传感器的进一步发展。

Abstract

Distributed optical fiber sensors based on optical time domain reflectometry （OTDR） perform characterization through spatially resolved measurements along a single continuous strand of optical fiber， which has major advantages on the technology and application costs compared with conventional point-type sensors. The conventional OTDR based on analog detection suffers performance limitations on the important parameters of spatial resolution and dynamic range of the system. In contrast， photon-counting OTDR by single photon detection can overcome these performance limitations through digital detection and recoding. This review focuses on the technologies employed and developments in photon-counting OTDR， aims to clarify the advantages and limitations of photon-counting OTDR， explores the future development trends， and promotes the further development of distributed optical fiber sensors based on OTDR.

关键词

Keywords

references

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