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光纖傳感器的當今發展

發布時間:2018-04-29  發布者:利坤電子

隨著密集波分復用DWDM技術、摻餌光纖放大器EDFA技術和光時分復用OTDR技術的發展和成熟,光纖通信技術正向著速、大容量通信系統的方向發展,并且逐步向全光網絡演進。在光通信迅猛發展的帶動下,光纖傳感器作為傳感器家族中年輕的一員,以其在抗電磁干擾、輕巧、靈敏度等方面   的優勢,己成長為年成交額超過10億美金,并預計將于2010年擁有超過50億美金市場的產業。每年由   光學工程師學會(OSA)主辦的光纖傳感   會議(OFS)及時報道著光纖傳感的   新進展,并對光纖傳感及其相應技術進行有益的研討。
  當前,世界上光纖傳感的發展可分為兩大方向:原理性研究與應用。隨著光纖技術的日趨成熟,對光纖傳感器實用化的成為整個發展的熱點和關鍵。由于光纖傳感技術并未如光纖通信技術那樣地獲得產業化,許多關鍵技術仍然停留在實驗室樣機階段,距商業化有   的距離,因此光纖傳感技術的原理性研究仍處于相當重要的位置。由于很多光纖傳感器的是以取代當前己相當成熟,性和成本己公認,并己經被廣泛采用的傳統機電傳感系統為目的,所以盡管這些光纖傳感器具有如電磁絕緣、、易復用等諸多優勢,其市場滲透所面臨的困難和挑戰是可想而知的。而那些具有   全新功能的光纖傳感器則在競爭中占有明顯優勢,FBG和其它的光柵類傳感器就是一個   好的例證。當前的原理性研究熱點集中于光纖光柵(FBG和LPG)型傳感器和分布式光纖傳感系統兩大板塊。
  FBG型光纖傳感器自發明之日起,己走過了原理性研究和實驗論證的百家爭鳴階段。目前成熟的FBG制作工藝己可形成小批量生產能力,而研究的焦點也轉向解決應用,完善解調和復用技術,以及降低成本等幾個方向上。另一方面,由于光纖傳感器具有將傳輸與傳感媒質合而為一的特性,使得沿布設路徑上的光纖可全部成為敏感元件,因此,分布式傳感成為光纖傳感器與生俱來的優點。
  對于光纖傳感技術的應用研究主要有以下四大類:光(纖)層析成像技術(OCT,OPT)、智能材料(SMART MATERIALS、光纖陀螺與慣導系統(IFOG,IMIU)和常規工業工程傳感器。另外,由于光纖通信市場需求的帶動以及傳感技術的要求,新型器件和特種光纖的研究成果也層出不窮。
  目前,我國的光纖傳感器研究大多數集中于大專院校和單位,仍然未完成由實驗室向產品化的過渡。其中,比較成熟的技術包括:清華大學光纖傳感中心與總后合作研制的光纖油罐液位與溫度測量系統,己經安裝運行數年;北京航空航天大學與總裝合作研制的光纖陀螺系統,目前指標為0.2°/hr;中國計量學院研制的分布式光纖傳感系統,己有產品報道;華中理工大學與廣東某公司聯合研制的強電壓、大電流傳感系統。此外,在廣東、深圳等地,還建立了許多光纖無源器件生產廠家。由于光纖傳感器未能跨越產品化的門檻,并未象光纖通信產業那樣成指數型增長,許多與我們日常生活密切相關的傳感器產品(如交通管理、警報裝置等)和大量的測試儀器依然依賴于,亟待發展的空間非常廣闊。
  隨著光電子技術近年來突飛猛進的發展,光纖傳感技術經過二十余年的發展也己獲得長足的進步,其主要體現在:
  1、進入實用化階段,逐步形成傳感的一個新的分支
  不少光纖傳感器以其特有的優點,替代或   新了傳統的測試系統,如光纖陀螺、光纖水聽器、光纖電流電壓傳感器等;出現一些應用光纖傳感技術的新型測試系統,如分布式光纖測溫系統,以光纖光柵為主的光纖智能結構;改造了傳統的測試系統,如以光纖構成的新型光譜儀;利用電/光轉換和光/電轉換技術以及光纖傳輸技術,把傳統的電子式測量儀表改造成   的光纖式儀表等等。
  2、新的傳感原理不斷出現,   了技術的發展
  例如,光纖傳感網絡的出現,   了智能材料和智能結構的發展;波長調制型光纖光柵多參量測試系統的出現,   了多參量傳感系統的發展;光子晶體光纖(多孔光纖Photonic Crystal fiber)用于傳感的可能性   了光子晶體的發展等等。
  雖然如此,光纖傳感技術的現狀仍然遠遠不能滿足實際需要,還有許多有待研究的課題:
  ①傳感器的實用化研究。提高傳感系統,尤其是傳感器的性價比;
  ②傳感器的應用研究。在現有的成果基礎上,大力開展應用研究和應用成果宣傳;
  ③新傳感機理的研究,開拓新型光纖傳感器;
  ④傳感器用光纖材料和器件的研究。例如:增敏和去敏光纖、熒光光纖、電極化光纖的研究等。
  這   都需要人員不斷的努力。

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