【作者简介】文章作者为孟洲，工作单位为国防科技大学，本篇文章节选自论文《光纤水听器技术的研究进展》，发表于《激光与光电子学进展》，2021年7月，第58卷第13期。 |
【摘要】光纤水听器(FOH)作为一种新型水声传感器，可应用于水下目标探测、石油天然气勘探、地震检测等军事和民用领域。随着海洋背景噪声的增大和水下目标降噪水平的提高，人们对FOH的性能要求也越来越高。因此，从FOH的主要发展方向、关键技术、新型FOH三个层面介绍了FOH技术，包括大规模FOH阵列、甚低频探测、深海远程传输、拖曳细线阵、窄线宽激光器、信号处理、光纤矢量水听器和分布式FOH等方面，对于FOH系统的理论研究和实际应用具有一定的指导意义。 【关键词】 光纤光学；光纤矢量水听器；细线拖曳阵；分布式光纤水听器；深海远程传输 |
•••••••••••接上文光纤水听器技术的研究进展（上）••••••••••
FOH的本底噪声决定了其检测灵敏度，为了进一步提高FOH的探测性能，必须抑制其本底噪声。而FOH的本底噪声与其使用的光源和信号处理技术密切相关，因此，低噪声超窄线宽激光器、信号检测和水声信号处理也受到了人们的广泛关注。
干涉型FOH的等效噪声声压决定了其对水下目标的探测性能，因此本底噪声是FOH系统的一项关键指标。已有研究表明，光源噪声是干涉型FOH系统的主要光电噪声源，因此，低噪声超窄线宽激光器成为干涉型FOH的最佳选择。超窄线宽激光器在多个领域中都具有重要应用，如干涉型FOH、相干光通信、高精度光谱学、光原子时钟[48,103-104]。激光线宽很大程度上影响着系统的性能，而不同应用场合对激光器的线宽有不同的要求，常用的干涉型光纤传感要求光源线宽在kHz量级。在基于PGC技术的干涉型光纤传感系统中，还要求超窄线宽光源具有中心频率稳定和快速调谐稳定的性能。
目前广泛应用的超窄线宽激光器主要有固体激光器、半导体激光器(LD)和掺铒光纤激光器(EDFL)。固体激光器受限于增益介质，输出波长通常为1.0μm或1.3μm，难以满足C波段(1530~1565nm)光通信/传感系统的应用需求。LD用半导体材料可实现多种波长输出，且易于驱动与调制，如外腔式LD可实现约3kHz的超窄线宽[105]。但LD采用电流调制实现激光的快速调谐，稳定性较差，其相对强度噪声的恶化会导致相位噪声的恶化，从而影响系统的性能。EDFL的线宽通常在kHz量级，具有激光转换效率大、功率高、与光纤系统兼容性强等特点。由于掺铒光纤的增益谱较宽(约为40nm)，通常需要结合各种线宽压缩技术实现单频输出[106-108]。若要实现Hz量级线宽的激光，则需要更复杂精密的技术与条件[109-110]。
SBS作为光纤中重要的非线性效应，可用于产生超窄线宽激光[83]。Hill等[111]研制了利用光纤中布里渊增益的光纤布里渊激光器(BFL)，无需复杂的电路反馈控制技术，且具有Hz量级的超窄线宽。Cowle等[112]结合布里渊增益与掺铒光纤增益研制了混合增益型BEFL，该BEFL采用100m单模光纤作为布里渊增益介质，在腔内引入一个EDFA，以补偿腔损并放大Stokes信号。BEFL不需要满足泵浦耦合谐振腔条件，且具有较低的泵浦阈值和较高的输出功率，但其腔长过长，导致布里渊增益谱内存在几十个模式相互竞争，外界环境的微弱扰动会使激光器产生跳模，需采取一定的措施进行抑制，以实现稳定的单频BEFL输出。如陈伟等[113]报道的一种多级环形腔结构单纵模BEFL。最直接有效抑制激光器跳模的方法是缩短激光器腔长，保证增益谱内仅存在一个模式。布里渊增益谱宽的典型值为20MHz，增益谱内仅存在一个模式的条件是腔长小于10m。可通过高非线性的特殊光纤压缩BEFL的腔长[114]，但这些光纤本身的损耗以及与普通单模光纤之间的熔接损耗较大，导致激光器的腔损和泵浦阈值较高，且输出功率较低(mW量级)，最终得到的光SNR非常有限(约为10dB)，难以满足高精度应用领域的要求。
Zhou等[115]报道了一种基于泵浦预放大技术的超短腔BEFL，其结构如图13所示。其中，A、B点分别表示熔接点和功率监测点，DFB-LD为分布反馈式半导体激光器，PC为偏振控制器，TOF为可调谐光滤波器，EDF为掺铒光纤，SMF为单模光纤，SFPI为扫描法布里-珀罗干涉仪，OSA为光谱分析仪。与传统BEFL的结构不同，该BEFL腔内的EDFA位于单模光纤之前。进入腔内的布里渊泵浦光先经EDFA放大，放大后的布里渊泵浦光再进入单模光纤激发SBS。因此在较低的外部布里渊泵浦光条件下，实际注入到单模光纤上的功率较高，弥补了短单模光纤造成的增益不足，可产生较大的布里渊增益。此外，激光器腔内引入了一个窄带TOF，用于抑制ASE噪声并保证激光器工作在布里渊Stokes波长处。用5m的单模光纤作为布里渊增益介质，激光器的总腔长小于10m，满足稳定单频运转的腔长条件。实验结果表明，该激光器具有单纵模、低阈值(约为20mW)和高功率(大于10mW)特性。
图13 基于泵浦预放大的超短腔BEFL[115]
Fig.13 Ultra short cavity BEFL based on pump preamplification[115]
周会娟等[116]提出了一种用普通掺铒光纤同时提供布里渊增益与线性增益的紧凑型BEFL，其结构如图14所示。其中，BP为布里渊泵浦光。用4m的掺铒光纤作为增益介质，用980nm激光作为泵浦光，其泵浦阈值较低(小于20mW)；BEFL的输出为稳定的单频激光，输出功率可以超过10mW。Chen等[117]设计了一台全保偏结构低噪声紧凑型BEFL，其偏振消光比可达到31dB，相位噪声低至-125dB(re rad/Hz1/2@1kHz，1m光程差)，线宽小于1kHz[118]。利用Voigt线型拟合方法得到的洛伦兹线宽仅为50Hz[119]，利用拍频法得到线宽在Hz量级[120]。利用压电陶瓷环的伸缩效应，可实现BEFL激光频率的快速调谐，最大频率调谐范围约为60MHz，最大频率调谐速率可达到48kHz，快速调谐BEFL在1kHz频率处的相位噪声为-124dB/Hz1/2(re rad归一化至1m光程差)，如图15所示[121]；且基于稳定压电陶瓷调制的BEFL比电流调制的LD快速调谐稳定性更好。
图14 紧凑型BEFL的原理[116]
Fig.14 Principle of the compact BEFL[116]
图15 BEFL的相位噪声谱[121]
Fig.15 Phase noise spectrum of the BEFL[121]
需解调出干涉型FOH中的相位信号才能获得水声信号，因此信号检测是干涉型FOH的一项关键技术。目前信号检测方法包括有源零差法、主动相位补偿法、3×3多相检测法、PGC和外差法等。其中，有源零差法通过检测干涉仪的输出光强反推出两臂相位差的变化，并反馈控制参考臂上的相位调制器，使干涉仪得到恒定输出，然后根据施加在调制器上的信号提取声信号。主动相位补偿法对信号进行分段处理，在受环境信号影响的低频段，采用有源相位补偿，根据干涉仪的输出推算外界低频干扰产生的相位差变化，并反馈控制参考臂上的相位调制器，使干涉仪工作在灵敏区。这两种方式均采用相位调制器进行有源补偿，湿端传感头包含有源器件，不利于大规模阵列应用。
3×3多相检测方法最早由NRL在20世纪80年代提出，具有动态范围大、检测系统简单的优点，但信号检测对3×3耦合器的参数依赖性较大。Liu等[122]提出了一种比较准确的椭圆拟合3×3耦合器参数标定方法，为3×3多相检测技术的实际应用奠定了基础。近年来，3×3耦合器制作工艺的提升，使3×3多相检测技术在干涉型光纤传感[123-125]和相位敏感光时域反射计(Ф-OTDR)[126-128]领域均得到了广泛应用。
PGC法是大规模FOH系统的重要信号检测方案之一，具有光学结构简单及对器件性能依赖性小的优点。为了消除各种不利因素对信号检测的影响，人们提出了多种改进的PGC法，包括PGC-反正切-微分自相乘法(PGC-Atan-DSM)[129]、PGC-微分自相乘积分法(PGC-DSMI)[130]、消除交流幅度影响的PGC(PGC-Elim-B)[131]、消除交流幅度和调制度影响的PGC(PGC-Elim-BC)[132]方法等。Volkov等[133]利用比例-积分(PI)控制实现了PGC信号检测中相位调制深度的稳定控制，控制精度达到0.025rad。Nikitenko等[134]提出了一种载波相位延迟无关的PGC信号检测方法，获得了一定范围内载波相位延迟的低谐波失真信号检测。Huang等[135]使用反馈控制实现了PGC信号检测中相位调制深度和载波相位延迟的同时锁定，并实现了低噪声信号检测。Yao等[136]提出了一种结合3×3多相检测的改进PGC检测方法，实现了强度噪声引起的相位噪声抑制。
外差法具有动态范围大、干涉信号形式简单的优点，可适用于大规模阵列。但该方法需要对光脉冲进行移频，对移频器的稳定性要求较高。近年来，AOM等器件移频稳定性的提高，使外差检测方法得到了广泛应用[137-141]。
利用上述信号检测方法，可以获得各水听器传感的水声信号，对水声信号进行处理才能得到目标的方位信息。FOVH能同时采集和处理声场中的声压和质点振速信息，不仅可以丰富信号处理方法的内容，也可以获得优于传统声压水听器的目标探测性能。Nehorai等[142-144]在平面波模型中推导了多传感器多目标方位估计的克拉默-拉奥下界(CRB)，采用小尺度矢量阵就能达到大尺度声压阵的测向性能。随着矢量阵列方位估计性能研究的不断深入，人们逐渐将目标转向到利用矢量阵列实现高分辨率的方位估计，提出了以平面波模型为基础、空间白噪声背景下矢量水听器阵列的基于旋转不变技术信号参数估计(ESPRIT)算法和矩阵特征空间分解(MUSIC)算法，这些高分辨率的方位估计算法突破了常规算法的瑞利限，显著提高了矢量阵的定向性能[145-147]。国内学者也对矢量水听器信号处理技术开展了深入研究，并取得了一系列成果。袁志勇等[148]提出了一种四阶累积量MUSIC算法，得到了比传统MUSIC算法更好的定向性能，并通过湖上实验对算法的性能进行了验证。Liang等[149]对基于单矢量水听器改进的MVDR高分辨率的方位估计算法进行了研究。国防科技大学开展了多次FOVH湖上及海上实验，充分验证了FOVH优异的目标探测性能。图16为在南海开展的单基元FOVH目标定向海上测试结果，探测目标的最远距离达到10km。其中，白色亮线表示水声信号处理得到的目标方位，实线表示GPS记录的方位，定向误差小于10°。
图16 单基元FOVH的目标定向结果
Fig.16 Target orientation results of the single primitive FOVH
传统声压水听器阵列在定向过程中会出现左右舷模糊的问题，即分不清目标位于探测阵列的左侧还是右侧。将FOVH组成水平阵列可解决该问题，在相同基元数及孔径条件下，还能获得更精确的定向结果。图17为本课题组某次海上实验中4基元FOVH水平阵列对航船目标的定向结果。
图17 4基元FOVH水平阵列的目标定向结果
(a)声压子阵的定向结果；
(b)矢量阵列的定向结果
Fig.17 Target orientation result of 4-primitive FOV Hhorizontal array.
(a) Orientation result of the sound pressure sub-array;
(b) orientation result of the vector array
垂直阵列阵型本身对目标方位的变化不敏感，因此声压水听器组成的垂直阵列无法估计目标的方位。由于单个FOVH能对目标定向，因此将数据融合方法应用于FOVH垂直阵列可以得到高分辨率的目标定位向结果。Liang等[150]在某次海上实验中用16基元FOVH垂直阵对航船目标进行定向实验，并将其单矢量基元的定向结果进行对比，结果如图18所示，其中，直线为GPS记录的方位角。
图18 FOVH垂直阵列的目标定向结果
(a)单个基元；
(b)矢量垂直阵[150]
Fig.8 Target orientation result of the FOVH vertical array
(a) Single primitive;
(b) vector vertical array[150]
FOVH可同时获得声场的标量与三维矢量信息，而分布式FOH则具备空间连续拾取水下声信号的能力，相比传统FOH，二者在相同条件下的水声目标探测能力都有所提升，成为新型FOH的典型代表。
FOVH是一种新型FOH，通常由一个光纤声压水听器与相互正交的三个矢量传感器组成，可同步共点地获得声场的标量与三维矢量信息。相比传统光纤声压水听器，FOVH首先通过声压信号与矢量信号的结合，使单个FOVH获得心形空间指向性，并获得4.8~6dB的空间增益，从而抑制各向同性环境噪声并消除左右舷模糊，有效提升了系统的探测距离；其次，FOVH的指向性与频率无关，有利于实现低频探测；最后，FOVH的声压与振速信号的联合处理为声信号提供了新维度，可进一步提升系统的水声探测性能，且FOVH所需的阵列规模较小。
自Tveten等[151]提出基于加速度计的FOVH以来，FOVH得到了快速发展[152-157]。Kersey等[152]提出基于顺变柱体结构的FOVH已经发展成熟并得到了广泛应用[47,157-163]。此外，Chen等[163]报道了一种三维地震检波器，该地震检波器由三个正交方向缠绕于顺变柱体上的迈克耳孙干涉仪组成，探测带宽为2~150Hz，加速度灵敏度可达到50dB(rerad/g)，横向抑制比约为30dB。Yi等[164]报道了一种应用于地震波检测的光纤加速度计，用一种吸振环提高谐振系统的阻尼系数，将谐振峰处的灵敏度降低了21.79dB，从而提升了系统的工作带宽，并有效改善了系统的瞬态响应检测精度，该团队于2020年成功将该光纤加速度计组阵应用于井下微地震监测[141]。娄威龙等[165]公开了一种基于自垂直结构的光纤加速度浅海检波器，可应用于海底地震波检测，其自身的敏感方向始终垂直于海底方向，从而提高了接收信号的灵敏度，对于FOVH的结构设计具有一定的参考意义。2003年，国防科技大学研制了三分量干涉型FOVH，该水听器采用顺变柱体结构，加速度的灵敏度可达到56.4dB(rerad/g)，工作频带上限为500Hz，并进行了我国首次FOVH海上实验。近年来，国防科技大学研制出了一种加速度灵敏度达到48dB(rerad/g)的新型FOVH，并在深海环境中开展了16基元FOVH垂直阵列的性能测试实验，验证了该FOVH的工作性能。同时，国防科技大学还研究了一种可应用于6km海深的FOVH(最高耐压为66MPa)，其探头结构如图19所示。图20为该FOVH的加速度灵敏度，在10~1000Hz范围内加速度的灵敏度约为49dB(rerad/g)，且灵敏度波动小于0.7dB。图21为该FOVH的三轴指向性图，其正交串扰小于-52.9dB。为了进一步探索FOVH在军事应用的可能性，美国与澳大利亚的研究机构将注意力集中于结构更紧凑、尺寸更小、质量更轻的弹簧盘与悬臂梁结构FOVH[154,156,166]。
Fig.19 Structure of the FOVH
Fig.20 Acceleration sensitivity of the FOVH
(a)x轴；(b)y轴；(c)z轴
Fig.21 Three-axisdirectivity of the FOVH.
(a)x-axis;(b)y-axis;(c)z-axis
根据传感器的类型可将FOVH分为干涉仪型、FBG型、光纤激光器型FOVH，其中，最早与最成熟的方案是基于光纤干涉仪的FOVH，也被称为干涉型加速度计[47,154,157,161]。2000年以后，人们开始探索基于FBG及DFB光纤激光器的FOVH方案[158-160]及其小型化设计问题。近年来对FOVH的研究主要集中在小尺寸、低噪声、基于DFB光纤激光器的FOVH[156,159]方面，Foster等[167]建立了一个完整的理论模型，使用于FOVH的DFB光纤激光器理论走向成熟；Jin等[168]报道了一种基于FBG的加速度计，在20~200Hz频率范围获得了42dB(rerad/g)的加速度灵敏度；Zhang等[169]研究了基于DFB光纤激光器的FOVH，在5~300Hz频率范围获得了33dB(repm/g)的平坦加速度响应。Liu等[170]报道了一种基于弱反射光栅的三轴光纤加速度计，通过双脉冲外差解调实现了共模噪声的抑制，相比传统基于参考干涉仪抑制共模噪声的方法，该方法对共模噪声的抑制能力提升了4.5dB，且不需要额外的参考干涉仪，极大降低了系统的体积和成本。
目前研究最广泛的是基于加速度传感的FOVH，但该类FOVH的声压灵敏度会随频率的下降而降低。为了解决该问题，NRL研究了基于振速传感的FOVH，并将其成功应用于水声振速传感中。该FOVH将DFB光纤激光器固定在一个悬臂梁结构上，以测量声场导致的质点振速信号；且该结构的FOVH灵敏度响应与频率无关，在整个工作频段内具有平坦的灵敏度响应[171-173]。
分布式FOH是一种利用分布式光纤声波传感(DAS)技术探测水下声信号的FOH阵列。传统FOH由一个光纤干涉仪组成，包含光纤耦合器和法拉第旋转镜等多个光纤器件。多个FOH组成FOH阵列，对水下声信号进行空间分立拾取。与传统FOH阵列不同，分布式FOH仅由一根光纤组成。简单的组成结构使分布式FOH具备高可靠性和空间连续拾取水下声信号的能力。因此，分布式FOH成为FOH的重要分支和新的发展方向；同时，分布式FOH正朝着相位噪声更低和声压灵敏度更高的方向发展，声信号提取技术、声压灵敏度增强技术和相位噪声抑制技术也成为分布式FOH的关键技术。
DAS技术以Ф-OTDR为基础，通过相干探测或直接探测方法收集传感光纤各个位置的后向瑞利散射信号，采用相位解调技术，获取长度相隔L的两处传感光纤产生的瑞利信号相位差，利用相位差与声信号的线性关系从相位差中获得声信号信息。Masoudi等[174]采用3×3相位解调技术实现了分布式声波探测。Fang等[175]采用PGC相位解调技术实现了分布式声波探测。He等[176]将数字外差相位解调技术应用于DAS，实现了分布式声波探测。He等[177]报道了一种应用双脉冲外差技术实现声探测的DAS系统，有效改善了DAS的性能。为了提高瑞利信号的探测SNR，Lu等[178]采用相干探测技术，利用本地连续光与瑞利信号光干涉，实现了对瑞利信号的高SNR探测。为了获取声信号，数字外差相位解调技术被应用于DAS，实现了分布式声波探测[179]。
等效噪声声压是衡量FOH噪声水平的重要指标，可描述FOH系统的最小可测声压信号。为了降低分布式FOH的等效噪声声压，需提升水听器的声压灵敏度。光纤的声压灵敏度约为-200dB/m(re rad/μPa)，无法满足微弱水声信号探测对等效噪声声压的要求。因此，需将传感光纤缠绕至增敏结构，以提升光纤的声压灵敏度。目前的增敏方式包括分立式增敏和连续式增敏。分立式增敏采用传统FOH增敏方式，将传感光纤依次缠绕在多个增敏结构上。该增敏方式构成的分布式FOH由多个分立声压灵敏度增强的传感基元串联构成，在应用形式上，与传统FOH阵列相同，仅能空间分立采集水声信号。因此，这种分立式增敏方式的分布式FOH在光学上空间连续，在声学上空间分立。国防科技大学研制的第一代分布式FOH系统，采用分立式增敏结构，其实物如图22所示。为了实现对传感光纤的空间连续增敏，可将传感光纤连续缠绕至一定长度的增敏结构上，构成空间连续增敏的分布式FOH，实现对水声信号的高灵敏度和空间连续采集。国防科技大学研制的第二代分布式FOH系统采用连续式增敏结构，实物如图23所示。Lu等[180]报道了自研的连续增敏分布式FOH。Lavrov等[63]报道的全新光纤增敏方法通过在光纤上涂覆相关材料增强传感光纤的声压灵敏度，但该方法对光纤不同频率的声压信号灵敏度增强效果不一致。
Fig.22 Distributed FOH based on discrete sensitivity-enhanced structure
Fig.23 Distributed FOH based on consecutive sensitivity-enhanced structure
分布式FOH的相位噪声主要由瑞利信号的SNR决定，瑞利信号由探测脉冲覆盖光纤长度内的大量瑞利散射光组成，瑞利信号的强度为大量散射光的干涉强度。由于产生瑞利散射光的散射点沿光纤随机分布，瑞利信号的强度沿光纤出现的衰落即相干衰落，由衰落决定的相位噪声为衰落噪声。衰落噪声位置的随机性严重影响了分布式FOH对声信号的空间连续拾取性能，且衰落噪声易受外界扰动影响，某个传感基元的衰落噪声会因外界扰动发生随机变化，这会严重影响分布式FOH的探测稳定性。
为了消除衰落噪声对声信号探测的影响，人们提出了多种抑制衰落噪声的方法。这些方法的核心是利用衰落噪声与光模式的相关性，即利用不同光模式的瑞利信号抑制衰落噪声，包括频率、波长、相位等纵模[181-185]以及偏振态等横模。如何综合利用不同模式的瑞利信号，是决定衰落噪声抑制效果的关键。Zabihi等[181-182]提出了强度选择方案，即对比不同频率瑞利信号的强度大小，选择强度最大的瑞利信号进行相位提取。Chen等[183]提出了旋转矢量求和(RVS)方法，并将其应用于基于光频域反射仪(OFDR)技术的DAS系统进行衰落噪声抑制。该方法对各个模式的瑞利光信号强度进行矢量求和，获得了融合强度，并对融合强度进行相位提取，从而获得无衰落噪声的声信号。Wu等[184]将RVS方法应用于基于Φ-OTDR的DAS系统中，抑制了衰落噪声。2019年，中科院半导体所在OFS-China2019学术会议上介绍了一种多通道相关权重相加方法，该方法假设相邻传感基元处的声信号相同，将相邻传感基元获得的声信号权重相加，获得了无衰落噪声干扰的声信号，权重大小由该基元与其他基元获得的声信号相关系数决定。Lu等[185]基于直接探测技术的DAS提出了一种基于频分复用的衰落噪声抑制方案。该方案利用等臂干涉原理，在探测器端探测得到的瑞利干涉信号强度是不同模式瑞利干涉信号强度的叠加，无须进行附加运算即可消除衰落噪声。该方案的系统结构和实验结果如图24、图25所示。其中，L为光源，RF为射频信号，AFG为任意信号发生器，EOIM为电光强度调制器，PZT为压电陶瓷，OBPF为光学带通滤波器，OC为光纤耦合器，CIR为光纤环形器，PD为光探测器，DAQ为数据采集，fm为EOIM调制频率，fPGC为PGC的调制频率，I(z,t)、Fn(z)分别为干涉信号的强度和相位，其中，z表示距离，t为时间。
图24 基于频分复用的衰落噪声抑制技术系统结构[185]
Fig.24 Structure of fading noise suppression based on frequency division multiplexing[185]
图25 基于频分复用的衰落噪声抑制效果。
(a)干涉信号强度位置时域图；
(b)相位位置频谱图；
(c)抑制后的相位位置-频谱图[185]
Fig.25 5 Fading noise suppression effect based on frequency division multiplexing.
(a) Interference signal strength position-timedomain diagram;
(b) phase positionspectrogram;
(c) suppressed phase positionspectrogram[185]
针对基于相干探测技术的DAS，本课题组提出了一种基于分集接收和最优权重平均算法的衰落噪声抑制技术。该方案将不同光模式瑞利信号的相位权重相加，以消除衰落噪声，权重大小由各光模式瑞利结果如图26所示。其中，OPM为光相位调制器，BPF为带通滤波器，FUT为测试光纤，BPD为平衡光探测器，PSD为功率谱密度。实验结果表明，采用该方法时光纤沿线各传感基元在1kHz处的相位噪声功率谱信号的相位噪声大小决定，该方案的系统结构和实验密度均小于-60dB(re rad/Hz1/2)且无衰落噪声出现。
图26 基于分集接收和最优权重平均算法的DAS系统
(a)系统的结构图；(b)实验结果
Fig.26 DAS system based on diversity reception and optimal weight averaging algorithm.
(a) Structure diagram of the system;
(b) experimental results
围绕国内外对FOH技术的研究和应用，从FOH的主要发展方向、关键技术、新型FOH三方面对FOH技术的进展进行了整理和总结。由于水下目标的辐射噪声逐渐向甚低频方向发展，甚低频探测能力也成为FOH的一项重要评价指标；同时，FOH在深海海域的探测性能也成为人们需要重点思考和解决的问题。此外，凭借高可靠性和空间连续拾取水下声信号的优点，分布式FOH逐渐成为近年来的研究热点，为FOH技术的发展注入了新的活力。随着人们对FOH研究的日益深入，越来越多的新技术将出现在FOH领域，为其理论研究和实际应用开拓新的方向。
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