[01717588]新型光纤传感原理及技术

本项目属于光纤传感领域。 传感器技术已经成为当今世界令人瞩目、迅猛发展的高新技术之一,也是当代科学技术发展的一个重要标志。自从上世纪80年代低损耗光纤问世以来,光纤传感技术一直处于传感器技术发展的前沿。与传统的传感器相比,光纤传感器本身不带电,具有抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全、多参量测量（温度、应力、振动、位移、转动、电磁场、化学量和生物量等）、灵敏度高、质量轻、体积小、可嵌入（物体）等特点。但光纤传感技术的发展还受到制约,对新型光纤传感机理、传感器和调解方法的研究不足。本项目在国家973计划和国家自然科学基金项目支持下,形成了新型光纤传感器原理与技术,取得了系列化原创性成果： （1） 新型光纤传感器原理：发现了基于光纤放大环路的内腔环腔气体传感原理,提高了气体传感灵敏度。发现基于马赫泽德干涉的谐振结构,通过一臂引入的相移可调谐谐振特性,可实现生物化学传感器。发现在光纤纤芯引入椭圆空气孔,实现了无模式色散和串扰影响的低损耗无截止单模单偏振多孔光纤,可用于偏振传感。研究成果表明发现新结构,揭示了新型光纤传感器。 （2） 新型微结构光纤传感器 为提高光纤传感器灵敏度,发现了两种基于液体填充的微结构光纤传感器,一种其偏振消光比达到18dB,另一种其温度灵敏度达到6.6nm/°C。为解决传感器微型化和制作问题,发现了基于一阶布拉格光栅的微型光纤温度传感器,利用聚焦离子束方法制作的61个周期的光纤传感器长仅36.6微米,直径为6.5微米。发现可通过调整熔接功率和加热时间控制光子晶体光纤的空气孔塌陷特性,优化微结构光纤传感器制作。研究成果揭示了可通过优化光纤传感器结构和制作,提高光纤传感器性能。 （3） 多参量、高分辨率光纤传感解调方法 发现了基于非本征法珀干涉仪和光纤布拉格光栅传感器的并行解调方法,可同时得到布拉格光栅传感器的波长信息和法珀传感器的腔长信息,解决了多参量光纤传感信号解调问题。发现了基于Fox-Smith干涉宽带扰动的定位方法,采用短时快速傅里叶变换,其定位相对误差为0.18%;发现了采用超导纳米单光子探测器实现光时域反射光纤传感系统中的光子计数方法,空间分辨率可提高到6cm,解决了光纤传感中的高空间分辨问题。研究成果揭示了可通过改进传感器解调方法,提高传感器解调参量和灵敏度。