图：混合DFOS系统的工作原理。资料来源：Linjing Huang, Xinyu Fan, Haijun He, Lianshan Yan, Zuyuan He
对设施，特别是大型设施(如轨道交通系统、大型桥梁和建筑)的实时监测，可以提供有关其周围环境的信息，并可以评估其健康状况，这对于建立当前基于物联网的智能城市概念至关重要。
分布式光纤传感(DFOS)系统作为一种精确的实时监测技术，需要沿传感光纤进行远距离同时测量，在各种工业应用中都有很高的需求。然而，大多数DFOS系统只能测量单一类型的参数，这限制了其在应用中的使用。此外，组合不同的DFOS系统既复杂又昂贵。
在Light: Advanced Manufacturing上发表的一篇新论文中，由中国上海交通大学的一组科学家提出了一种简化的混合DFOS系统，用于同时测量传感光纤中的多个参数。他们使用普通的单模光纤作为传感器，获得了长度为几公里的光纤的温度、应变和振动信息。
他们整合了三种使用不同背散射光波的方案，并简化了混合系统。该混合系统只需要一个光源、两个接收端和一根光纤即可发射光波，大大降低了应用的复杂性。因此，简化的混合系统可用于大型结构的实时监控、自动化控制和周界安全。该技术可以成为推动智慧城市建设的有力工具。
在不同的DFOS系统中，有一种使用瑞利后向散射的技术，称为相敏光学时域反射法(φ-OTDR)，用于测量振动等动态参数。
基于受激布里渊散射的布里渊光时域分析(BOTDA)用于测量高信噪比的温度和静态应变。由于拉曼散射仅对温度敏感，可以在拉曼光时域反射(ROTDR)中测量分布温度而不受应变的干扰。
混合DFOS系统集成了三种不同的散射方案。瑞利散射用于振动传感，同时也作为布里渊散射过程的探头，实现温度和应变测量。利用拉曼散射克服了温度-应变交叉灵敏度。采用脉冲编码调制方法分离光频非常接近的两个脉冲的拉曼散射。通过这种方法，单端简化混合DFOS系统可以成功地同时进行多参数测量。
该混合系统具有沿9公里长的单模光纤测量温度、应变和振动的能力，具有良好的测量精度。
Linjing Huang et al, Single-end hybrid Rayleigh Brillouin and Raman distributed fibre-optic sensing system, Light: Advanced Manufacturing (2023). DOI: 10.37188/lam.2023.016
