埋入式光缆中的每根细细的玻璃纤维都包含微小的内部缺陷，这对寻找寻找从繁忙的市区到偏远冰川的地方收集地震数据的新方法的科学家来说是一件好事。

加州理工学院地震学家詹忠文在《地震研究快报》中描述了对该方法（称为分布式声学传感）及其潜在应用的兴趣日益浓厚。他的论文是该杂志“新兴主题”丛书的一部分，在该丛书中，SRL编辑邀请邀请作者探索正在影响地震学和地震科学各个领域的发展。

DAS工作原理是利用一个长的光纤的微小的内部缺陷如成千上万的地震传感器沿着几十光纤的公里的电缆。一端的仪器沿电缆发送激光脉冲，并收集和测量每个脉冲在光纤内部缺陷反射下的“回波”。

当光纤受到温度，应变或振动（例如地震波）引起的干扰时，散射回DAS仪器的激光的大小，频率和相位都会发生变化。地震学家可以利用这些变化来确定可能使光纤微跳的地震波的类型，即使只有几十纳米。

詹说，在过去的五年中，DAS仪器的灵敏度已显着提高，为它们的部署开辟了新的可能性。“灵敏度越来越好，以至几年前，如果将光纤部分的波形与地震检波器进行比较，它们看起来非常相似。”

它们的性能使它们适合在各种环境中使用，尤其是在设置更敏感或更密集的地震网络过于昂贵的地方。研究人员还可以利用电信公司和其他公司先前铺设的大量未使用或“深色”光纤。詹说，将一根较大的电缆上的几股线用于地震学家的目的。

詹说，石油和天然气行业一直是新方法的最大推动力之一，因为他们使用井下电缆来监控深水油田以及水力压裂和废水注入期间的流体变化。

DAS研究人员认为，该方法特别适合在南极洲或月球等恶劣环境中进行地震监测。詹解释说，有了常规的地震仪网络，科学家“需要保护网络中仪器的每个节点并为其供电”。“对于DAS，您要铺设一根很长的光纤，这很坚固，而且所有敏感的仪器都只在光纤的一端。”

他补充说：“您可以想象在高辐射或高温情况下的月球或其他行星上，电子设备可能无法在该环境中存活那么长时间。” “但是纤维可以。”

科学家已经在使用DAS探测多年冻土和冰川中的融化和冻结周期，以更好地表征其冰流和在基岩上滑动的动态运动，这可以帮助研究人员更多地了解气候变化驱动的冰川融化如何促进海平面上升。

目前，大多数DAS系统的航程为10至20公里。詹说，研究人员希望在不久的将来将其延伸到100公里，这对于包括海底俯冲带在内的海底环境的地震覆盖可能是有用的。

DAS也非常适合地震后的快速响应，特别是在深色纤维较多且地震学家已事先安排使用该纤维的地区。例如，在2019年南加州的里奇克莱斯特地震之后，詹和他的同事们迅速采取行动，使用DAS监测了该地区的余震序列。他说：“我们在三天内将大约50公里的电缆变成了6,000多个传感器。”

詹说，如果地震学家在确定和要求使用光纤方面已经做好了自己的工作，那么地震发生后几个小时内就可以部署DAS系统。

使用光纤的一项挑战是确切了解光纤在地下的位置。使用DAS方法，研究人员可以知道特定传感器沿着光纤的距离，但是如果光缆是盘绕的，弯曲的或下垂的，则计算可能会出错。为了解决这个问题，地震学家有时会进行“抽头测试”，即使用GPS在电缆上方的地面上绘制大锤打击，因为打击会在光纤上回荡，从而形成一种曲折的声纳图像。

与传统的地震传感器相比，DAS传感器还包含更多的“自噪声”（可能会干扰地震识别的背景地震信号），“但是坦率地说，我们并不清楚原因。” 一些噪声可能来自不稳定的询问激光脉冲，或者来自电缆本身。一些电缆在其隧道中散落，而另一些则具有多个光纤连接器，这可能会产生反射并丢失光信号。

詹总结道：“虽然DAS仍处于起步阶段，但它已经显示出自己是一种有价值的新型地震监听工具的工作心脏，或者也许是耳鼓。”