近日，西南交通大学信息光子与通信研究中心团队在Nature子刊、国际顶尖光学期刊《Light: Science & Applications》（影响因子20.6）在线发表了团队在大规模、高通量分布式光纤传感方向最新研究成果——基于瞬态声波的高时空分辨率分布式布里渊光纤传感技术及其在真空管道磁浮交通系统多维状态感知的应用探索，这也是该团队本年度发表的第二篇子刊论文。西南交通大学为第一完成单位，清华大学、上海交通大学为合作单位。闫连山教授为通讯作者。研究工作获国家自然科学基金重点项目、联合基金项目及青年科学基金项目的支持。
真空管道磁浮交通是一种融合磁悬浮与真空管道技术克服轨道摩擦力与空气阻力影响的新型轨道交通技术，可在低能耗、低噪音下实现亚音速或超音速贴地飞行。超高的行驶速度虽能大幅提高运载效率，但同时也对线路稳定性和安全性提出了更高的要求。为保障列车安全，需对管道沿线关键基础设施状态进行实时监测，以及时发现并应对随时可能出现的异常情况。然而，真空管道系统的长距离、高真空、全封闭、非透明、强电磁等特点决定了传统监测方式（如视觉、电学传感器）难以对真空管道全线状态进行多样而细致的检测。要实现对真空管道全线状态的实时监测，传感系统应同时具备长探测距离、高定位精度、高响应速度、多参量感应（温度、应变、振动、真空等）与强极端环境适应性（高真空、强电磁）。
鉴于此，西南交通大学信息光子与通信研究中心团队提出了基于瞬态布里渊光纤传感的高时空分辨率分布式感知技术（TABS）并探索其在真空管道多维状态监测中的可行性。在传感器研制方面，他们深入研究了瞬态声波下受激布里渊散射的能量输运过程，设计了一种功能协同传感器架构以高效利用瞬态声波的宽带、时变能量转换特性，从根源上抑制系统寄生不利效应并提高布里渊能量利用率，从而使TABS在长距离、高空间分辨率下的时间分辨率（即响应速度）相较现有技术提高一到两个数量级，赋能动态事件感知。进一步地，他们探索了TABS对真空管道磁浮交通系统关键基础设施（真空管道管体及模拟直线同步电机）状态成像及管道内部真空度分布式测量的可行性，结果表明，TABS可实现中心定位误差小于7cm的精确状态成像及气压分辨率达33.3Pa的精准真空度测量。该研究工作将为未来真空管道实时监测及大规模开放世界智能感知提供技术参考。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-025-01848-4
图1.面向真空管道磁浮交通系统多维状态感知的瞬态布里渊光纤传感技术（TABS）
图2.基于瞬态布里渊光纤传感的真空管道关键基础设施状态监测
图3.基于瞬态布里渊光纤传感的分布式真空度测量
