언더샘플링 이종 검출 기반 Φ-OTDR

I/Q 복조 및 이종 검출을 활용한 위상 감지 광시계 시간 영역 반사계(Φ-OTDR) 기반 분산 음향 감지(DAS) 시스템을 시연한다. 제안된 DAS 시스템은 위상 및 직교 신호(I/Q)를 얻기 위해 90° 광 하이브리드를 사용한다. 언더샘플링 이론을 적용하여 아날로그-디지털 샘플링 속도를 크게 줄였다. 실험 시연에서는 200 MHz 이종 비트 신호를 110 MSa/s의 샘플링 속도로 위상 정보 손실 없이 성공적으로 복원하였다. 시스템은 10 m의 공간 해상도와 약 63.54 dB의 신호대 잡음비를 200 Hz 복조 주파수에서 달성하였으며, 배경 잡음 레벨은 −52.27 dB·rad²/Hz이다. 또한, I/Q 데이터의 진폭 기반 분석을 사용하여 진동 이벤트를 위치 확인하고 유효 길이를 추정함으로써 공통 위상 변동을 억제하고 짧은 광섬유 구간으로 위상 복조를 제한하기 위한 적응형 차분 게이지 길이를 선택한다. 이 방법은 데이터 처리량 및 시스템 복잡도를 효과적으로 줄이면서 높은 민감도와 해상도를 유지하여 더 효율적인 실시간 DAS 구현 가능성을 보여준다.