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新技術(shù)解決分布式光纖傳感領(lǐng)域“卡脖子”難題
作者：刁雯蕙 來源：中國科學(xué)報(bào) 
山東拓普生物工程有限公司  http://www.jlkcpj.cn
3月31至4月3日，在廣州舉行的第三屆全國光子技術(shù)論壇上，深圳大學(xué)教授王義平團(tuán)隊(duì)與深圳市光子傳感技術(shù)有限公司發(fā)布了大規(guī)模光纖光柵傳感器陣列飛秒激光全自動(dòng)制備技術(shù)、裝備及產(chǎn)品。據(jù)介紹，該技術(shù)打破了國外長期以來的技術(shù)壁壘，解決了分布式光纖傳感領(lǐng)域的“卡脖子”問題，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模光纖光柵傳感器陣列的中國制造。
本次現(xiàn)場發(fā)布的大規(guī)模光纖光柵傳感器陣列樣品總長10米，每個(gè)光纖光柵傳感器長度僅為0.5毫米，光柵傳感器間距10毫米，共計(jì)1000個(gè)光纖光柵（照片中光纖上每一個(gè)亮點(diǎn)就是一個(gè)光纖光柵傳感器）。
大規(guī)模光纖光柵傳感器陣列在油井勘探、周界安防、橋梁大壩、航空航天等分布式光纖傳感領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，可以極大地提高DAS、DTS、OFDR等分布式光纖傳感技術(shù)的測量精度、測量距離和空間分辨率等關(guān)鍵指標(biāo)，是分布式光纖傳感技術(shù)的“助推器”。然而，該技術(shù)長期以來被國外封鎖壟斷，是國內(nèi)分布式光纖傳感領(lǐng)域的“卡脖子”難題。
王義平團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)十余年攻關(guān)，成功研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大規(guī)模光纖光柵傳感器陣列飛秒激光全自動(dòng)制備技術(shù)。在單芯光纖和多芯光纖中實(shí)現(xiàn)了公里級(jí)、卷對(duì)卷大規(guī)模串聯(lián)/并聯(lián)集成光纖光柵傳感器（含弱反射點(diǎn)傳感器）陣列的高效率全自動(dòng)制備，具有帶涂覆層直寫、無須掩模板、無須載氫、無須二次涂覆等優(yōu)點(diǎn)，并且實(shí)現(xiàn)了光纖移動(dòng)、夾持、放纖、收纖、纖芯對(duì)準(zhǔn)、激光聚焦、曝光等光柵制備過程的全自動(dòng)程序控制。制備的光纖光柵傳感器陣列保留了光纖原有的機(jī)械強(qiáng)度（抗拉、抗壓、抗彎等性能），并且具有良好的耐高溫特性和長期穩(wěn)定性。
飛秒激光全自動(dòng)制備的大規(guī)模光纖光柵傳感器陣列的最小柵長小于0.5毫米，最小柵距小于1毫米，最小反射率低于十萬分之一，最大光柵數(shù)量大于10000個(gè)，反射波長差異小于<±1納米，反射強(qiáng)度波動(dòng)小于±3 dB。光柵波長、光柵反射率、光柵間距、光柵數(shù)量等參數(shù)均可根據(jù)用戶實(shí)際需求訂制。經(jīng)實(shí)際測試，大規(guī)模光纖光柵傳感器陣列反射譜圖具有良好的一致性。
據(jù)了解，大規(guī)模光纖光柵傳感器陣列產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)批量供貨，服務(wù)于航空航天、核反應(yīng)堆、油井勘探、海洋安全等國家重大戰(zhàn)略需求領(lǐng)域，有助于推動(dòng)分布式光纖傳感技術(shù)更廣泛、更高水平的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
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