类型b：特邀综述类学术论文

作者及机构
本文由哈尔滨工程大学水声工程学院的李逸凡（兼青岛哈尔滨工程大学创新发展中心）、杨柳青（兼杭州应用声学研究所）、陈永耀（通讯作者）团队合作完成，发表于《激光与光电子学进展》（Laser & Optoelectronics Progress）2025年第62卷第19期。

主题与背景
论文题为《光纤拖曳阵技术研究进展（特邀）》，系统梳理了光纤拖曳阵（Fiber Optic Towed Array, FOTA）技术的核心传感器件、关键技术与前沿方向。FOTA作为新一代水声探测装备，在深海勘探、军事侦察和无人平台应用中具有显著优势，但其技术发展仍面临灵敏度、小型化和噪声抑制等挑战。

主要观点与论据

1. FOTA的核心传感器件

论文详细分类介绍了三类光纤水听器（Fiber Optic Hydrophone, FOH）：
- 干涉型FOH：以Mach-Zehnder和Michelson干涉仪为主，灵敏度高（如−140 dB re 1 rad/μPa），但结构复杂，难以小型化。美国海军研究实验室（NRL）早期开发的芯轴型结构通过对称设计降低加速度干扰，国防科技大学团队进一步优化了推挽式双臂补偿结构，实现直径13 mm的细线阵列。
- 光纤光栅型FOH：包括无源光纤光栅、分布式反馈（DFB）光纤激光器和FBG-FP腔三类。其中，FBG-FP腔水听器（如美国TB-33拖曳阵）结合干涉高灵敏与光栅波长选择性，结构简单且易复用，但需弱反射光栅（WFBG）抑制串扰。国内团队通过涂覆增敏（如聚氨酯）将灵敏度提升至−136.4 dB。
- 分布式FOH：基于瑞利散射（RBS）的分布式声波传感（DAS）技术，可实现超长距离连续探测（如4 km）。2024年国内团队开发的192阵元阵列通过空间增益提升目标方位估计精度，验证了工程应用潜力。

支持证据：列举了NRL、Litton公司等国际机构的实验数据，以及国内国防科技大学、海军工程大学团队的湖试与海试结果（如32阵元DFB阵列的−137.6 dB灵敏度）。

2. FOTA的关键技术

• 复用技术：波分复用（WDM）、时分复用（TDM）及其混合方案是扩大阵列规模的核心。例如，挪威Optoplan公司的16000阵元海底监测系统采用混合复用，而国内团队通过密集波分复用（DWDM）实现4096阵元理论设计。
  
• 抗加速度技术：干涉型FOH通过芯轴对称设计（如中心支撑结构）将加速度灵敏度抑制至−30 dB re 1 rad/g；光纤光栅型则依赖双膜片对称结构，如DFB型FOH的聚氨酯端面设计将信噪比动态拖曳中保持稳定。
  
• 细线化技术：直径≤15 mm的阵列需解决流噪声与灵敏度矛盾。美国TB-33采用FBG-FP腔结构（直径10 mm），国内团队通过多水听器骨架缠绕和OFDR（光频域反射）阵形矫正技术提升性能。
  

支持案例：引用俄罗斯20 mm直径阵列的海试数据、国内96阵元WFBG阵列的75°目标准确估计结果。

3. 前沿方向与挑战

• 矢量FOTA：结合光纤矢量水听器（FOVH）解决传统声呐“左右舷模糊”问题。国防科技大学团队开发的耐压型FOVH可工作于6600米深海，而DFB型FOVH在5–300 Hz频段灵敏度达33 dB re 1 pm/g。
  
• 流噪声抑制：细线化加剧流噪声，现有护套隔振方案与小型化需求矛盾，需开发新型材料或主动控制算法。
  
• 无人平台适配：UUV（无人水下航行器）对FOTA的轻量化（如1.7 mm涂覆光缆）和低成本提出更高要求，但低频响应（<10 Hz）技术尚未突破。
  

论文价值与意义

1. 学术价值：全面梳理FOTA技术脉络，指出干涉型、光栅型与分布式FOH的优劣势，为后续研究提供技术路线参考。
   
2. 工程意义：总结复用、抗加速度等关键技术方案，推动细线FOTA在军事和民用领域的应用（如TB-33装备美军潜艇）。
   
3. 行业展望：强调分布式FOH和矢量FOTA的未来潜力，呼吁攻克低频响应、流噪声抑制等瓶颈问题。
   

亮点：
- 首次系统对比三类FOH的深海化与无人化适配性；
- 提出混合复用与OFDR阵形矫正的创新方案；
- 指出DAS技术在长距离监测中的颠覆性潜力。