使用暗光纤电缆检测地震

研究人员希望使用未使用的暗光纤电缆网络来帮助探测地下声波,这些声波可以警告即将发生的地震。

 

数百万英里未使用, 深色光缆 安装在地下。来自加利福尼亚大学(伯克利)和劳伦斯伯克利国家实验室的科学家研究小组一直在试验一种新的预测技术。这种方法可以收集地壳中运动的测量结果,这些测量结果优于当前地震检测系统所获得的测量结果。  

                                                                                                                                                                                                                                                                      Measuring Activity

In 地震学,科学家通常只有少量传感器可用于检测地震。这就是为什么通过地球表面测量振动是一种不平坦的“一触即发”冒险的原因之一。此外,一些地震活跃地区手头有许多传感器,而远离移动构造板块的地方可能很少。设备的这种变化使得在例如压裂引发地震的地方测量地震振动变得困难。使用新方法,用户可以将每条几英尺长的光缆变成单独的 地震传感器.

 

在这个新实验中,研究团队“借鉴”了其他已经开发出 分布式声学传感 (DAS) 方法。在 DAS 中,激光脉冲用于检测沿光纤/电缆的微小振动。研究人员将称为询问器的单元插入 光纤/电缆。这些询问器单元发出并感应短红外激光脉冲。由地震活动触发,光纤上的微小应变会导致一些激光被反射,然后反射回传感器。通过发送快速脉冲,科学家们可以检测光散射随时间的变化。通过了解光速,他们可以确定活动发生的位置。

 

 “真实世界”测试   

借助这项最新技术,研究人员基本上在现实世界中测试了 DAS 方法。他们将审讯器插入 光纤电缆 沿着能源部的暗光纤测试台线。这 13,000 英里长的 电信光纤 在美国西部用于测试新的通信设备。研究人员以加利福尼亚州西萨克拉门托附近的 17 英里电缆段为目标,并记录了从 2017 年 7 月 28 日到 2018 年 1 月 18 日的数据。

 

研究小组成功记录了声波在地球上传播的速度信息。事实上,在 2017 年 9 月期间,他们检测到并测量了墨西哥发生的 8.1 级大地震(这是一个世纪以来墨西哥发生的最强地震)。

 

不幸的是,这种检测技术还没有准备好在研究之外使用。但请留意未来可能的用途!

量子网络可以“防黑客”光纤电缆吗?

防黑客光缆

2013 年,美国国家安全局承包商爱德华·斯诺登泄露了文件,显示情报机构正在监视普通公民的数据。一个令人不安的事实是,间谍利用 光缆 访问通过这些电缆传输的大量数据。

斯诺登的披露促使研究人员使用量子科学使这种类型的黑客攻击成为不可能。最后,有进展报告。

量子密钥分配方法

一家名为 Quantum Xchange 的初创公司将访问 500 英里的 光缆 沿着美国东部海岸。 Quantum 将使用这条电缆创建该国第一个量子密钥分发 (QKD) 网络。

Quantum Xchange 的“QKD 方法”将发送以比特为单位的编码信息,同时将解码密钥作为量子比特或量子比特传输。通常以光子的形式,量子位很容易沿着光缆传播。然而,任何窥探量子位的企图都会立即破坏其脆弱的量子状态,擦除任何数据并留下入侵的痕迹。

一个可能的问题是必须使用“可信节点”来远距离发送量子密钥。这些节点充当中继器以增强典型的信号 数据线。 Quantum Xchange 计划在其整个网络中拥有 13 个可信节点。在这些节点处,密钥首先被转换为位。然后,它们被改回要发送的量子状态。换句话说,黑客理论上可以窃取这些位,因为它们暂时容易受到攻击。

另一种方法:量子隐形传态

伴随着这一消息,芝加哥大学、费米国家加速器实验室和阿贡国家实验室将联合开发一个测试台,使用量子隐形传态来创建安全的数据传输。

量子隐形传态将使用纠缠来消除黑客攻击的风险。纠缠在单个量子态中产生一对量子位(通常是光子)。一个光子的变化会立即影响链接的光子,即使它们相距很远。所以理论上应该是不可能被破解的 数据传输 使用纠缠。这是因为篡改其中一个量子位会破坏两个量子态。

然而,纠缠方法仍仅限于研究实验室。使这种方法在现实世界中发挥作用存在巨大的挑战。根据芝加哥大学的 David Awschalom 博士的说法,在一个 长距离光纤网络.

Awschalom 博士正在领导该大学和国家实验室参与的项目。目标是让测试台使用“即插即用”的方法,让研究人员可以试验和评估不同的纠缠和传输量子位技术。

美国能源部将提供数百万美元资助该试验台。该测试台将在实验室之间使用一段 30 英里长的已安装光缆。芝加哥量子交易所的成员将运营测试台和项目。该交流会由来自三个组织的 70 名科学家和工程师组成。

新型光纤陀螺仪:更精确,比一粒米还小

加州理工学院的工程师创造了世界上最小的 光纤陀螺仪.这款新型陀螺仪比普通陀螺仪小 500 倍,可以放在一粒米上。与机械装置相比,这项研究突破可能会导致更精确的光纤陀螺仪。

光学陀螺的作用

先进的光纤导航技术对飞机、导弹、无人机和地面车辆至关重要。这些机器和其他平台依靠光纤陀螺仪来安全运行。

他们是如何工作的?

光纤陀螺仪使用传感器检测位置或方向的变化 萨格纳克效应.这样,光学陀螺的功能与机械陀螺相似。然而,光学陀螺是利用光通过 光纤线圈.

在典型的光学陀螺仪内部,缠绕的光纤 携带激光脉冲.一些脉冲顺时针移动,其他脉冲逆时针移动。陀螺仪通过检测这些脉冲到达传感器的方式的微小变化来测量旋转。研究人员试图制造更小的光学陀螺仪。然而,随着陀螺仪尺寸的缩小,来自其传感器的信号变得越来越弱,直到它们被散射光的“噪声”淹没。

团队做了什么

加州理工学院的研究团队设计了一种低噪音、 光子陀螺仪.他们将光导通道蚀刻到一个两平方毫米的硅芯片上。这些通道围绕一个单独的圆圈在每个方向上引导光。这种布局可防止散射光混淆设备的传感器。新设计还时不时地反转灯光的方向。这一变化有助于消除大部分相关的“噪音”。

使用萨格纳克效应测量旋转的光学陀螺仪最终可以小型化到纳米光子平台上。然而,热波动、元件漂移和制造不匹配通常会限制这些陀螺仪的信噪比。由于微型单元的信号较弱,因此研究人员尚未制造出集成的纳米光子光纤陀螺仪。

我们还制作 空中光纤 用于飞行通信系统的电缆。

前线故事

对光纤传感感兴趣?如果是这样,您需要查看由 OptaSense 主办并由光纤传感协会 (FOSA) 赞助的“光纤传感前线的故事”网络研讨会。

无论是检测管道泄漏、铁路损坏还是关键设施的入侵, 光纤传感 在保护和保持关键基础设施资产在全球范围内运行方面发挥着越来越重要的作用。

该网络研讨会的特点是在广泛的垂直行业、应用和位置中安装光纤传感,包括带有实际部署挑战和成功的系统动作视频。

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新兴海底网络:寻求高容量和长距离

为了支持全球数据流量的指数增长,跨洋链路中正在安装 100 Gb/s 海底传输系统。这些系统使用 C 波段掺铒光纤放大器 (EDFA) 在单芯光纤上提供高达 ~10 Tb/s 的容量。

然而,在开发和部署大容量跨洋远距离传输系统方面存在明显的挑战。一个问题是需要提高整个 C 波段和 L 波段内的光信噪比 (OSNR)。另一个限制在于向为 EDFA 泵供电的海上设备提供电力。此外,长距离海底海底系统通常比陆地系统长得多,并且对在恶劣的海底环境中使用的光纤电缆和中继器有独特的要求。

在 SubOptic 2016 上发表的一份新白皮书中,OFS 和 OFS 实验室的研究人员讨论了帮助用户实现海底传输系统高容量和长距离的关键光纤和放大器技术。这些技术包括超大有效面积、低损耗光纤及其对性能的影响,以及中继和无中继海底系统的关键放大技术。

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