潮科技 | 光纤激光水听器研究进展

在石油勘探领域，光纤激光水听器可以应用于地震波 P 波的监测，经过特殊封装后可制成光纤激光检波器。其无漏电、耐高温、耐高压、长距离传输的优势在井下石油勘探(如垂直地震剖面)中尤为突出。2010年，课题组在辽河油田进行了光纤激光检波器的3000m油井测试。试验采用4元光纤激光检波器列，与石油行业传统的动圈式电学传感器同时下井对比(图23)。在1250m井深光纤激光检波器和动圈式检波器同时探测到了地震波信号。通过 5～40Hz带通滤波，可以看出，光纤检波器比动圈式检波器具有更高的相位一致性和清晰度(图24)。目前，课题组已经成功研制了16元光纤激光检波器(道间距10m，可定制)并在油气勘探行业中得到应用。

图23 辽河油田井下试验照片

图24 光纤激光检波器(左)和动圈式检波器(右)测试结果

在地震监测领域，可将光纤激光水听器集成到光纤激光地震仪中，在液体介质下可用作 P波的监测或者地声分量的监测。事实上，通过改变光纤激光器的封装方式，光纤激光传感器也可用于S波的监测。2011年，课题组在云南省普洱市进行了钻孔地震试验。研制的光纤激光地震仪包含有地震分量、地声分量，与电学地震仪同时下井对比(图25)，下井深度400m。下井后的第二天就捕获到了当地思茅地区里氏1.2级地震，如图26，可明显看出光纤激光地震仪的信噪比优于电学传感器。

图25 光纤钻孔地震仪下井照片

图26 电学地震仪(上)和光纤激光地震仪(下)记录结果

五、结论

本文阐述了光纤激光水听器的基本原理，介绍了国内外光纤激光水听器的研究进展以及发展趋势，同时，详细列举了2005年以来中国科学院半导体研究所在光纤激光水听器技术方面的研究工作。未来的十至二十年是光纤激光水听器阵列技术从实验室走向应用的重要阶段，世界范围内的竞争重点将转移到如何大规模提高阵元数量，如何解决百公里级的长距离传输问题，如何降低干端系统复杂度，以期在实用中得到更高的目标分辨能力。石油勘探、地震监测等已经被证实是光纤激光水听器技术的优势领域。随着研究的进一步深入、工程化技术进一步成熟，光纤激光水听器必将在更多合适的领域中发挥作用。

（编辑：核心网）

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