微观世界光电传奇——光纤传感技术

你知道吗？

那些撑起城市运转的桥梁、隧道、公路

藏着一位“隐形守护者”

它比头发丝还细

能实时感知危险、发出预警

它究竟是什么？

1870年，英国物理学家丁达尔做了个简单的实验

让光线穿过弯曲的水流

光竟沿着水流“流动”

原来，当光从高折射率介质

射向低折射率介质时

入射角超过临界值会发生全反射

根据光的全反射现象

科学家制造出“玻璃纤维”，也叫“光导纤维”

简称“光纤”

然而，光在光纤中传播时

难以实现无损传输

遇到弯折会导致“漏光”

遇到温度、压力变化会改变光的波长

一位美国科学家提出了一个颇具创意的观点

“为何不利用这个缺陷，用于传感技术”？

这一想法推动了“光纤传感”的诞生

作为我国光纤传感新技术研究领域的先驱者

中国工程院院士姜德生

初次听到这个描述时便被深深打动

在他看来，这个说法颇具美感，充满艺术气息

1979年，我国第一个光纤风压计诞生

2000年，光纤光栅的核心器件被美国垄断

一个小拇指大的核心器件，卖2万美元一只

姜德生团队不服输:“自己做！”

用专利技术突破封锁

不仅成本降低“一个数量级”，性能更超越国外产品

如今，“光纤光栅1.0”技术通过全同技术

将400个点位合一

经过8年摸索

“光纤光栅2.0”，即大容量的光纤传感网络

突破光纤拉制与光栅刻写同步完成

真正实现大面积工程应用

在葛洲坝、三峡电厂

光纤光栅代替传统感温电缆

精准捕捉10厘米内的热源

在鄂州机场高速

2万多个传感器组成“智慧监测网”

实行全时全域全天候监测

在航天领域

科研团队正在研发超细光栅光纤

为大飞机“编织神经”

监测姿态和火灾

在医疗领域

光纤还能测血氧、脉搏

未来或成“智能医疗床”的核心

如今，光纤传感技术

从“跟跑”到“领跑”

但姜德生院士团队没停下脚步

他们瞄准新目标——解调芯片国产化

要把“占满房间”的解调设备做成“芯片级”

打造全产业链

从材料、设备到标准，全自主可控

让中国技术标准走向全球

这根小小的光纤

正在照亮我们感知世界的新方式

从深海到天空，从建筑到人体

它用“光的语言”编织着未来智能世界

《智造未来》系列科普视频每集聚焦一项近年来我国进行科研攻关的关键核心技术，通过专家访谈、实地拍摄、动画演绎等多种形式，结合多样化的表现手法，以技术的演进路线为主轴，通俗阐释其对产业变革、经济发展、社会进步的深远影响，呈现一堂永不落幕的“科学公开课”，吸引更多年轻人奔赴科技的“星辰大海”。

出品｜中国科学技术馆

摄制｜光明网

特别鸣谢｜武汉理工大学党委宣传部

武汉理工大学光纤传感技术与网络国家工程研究中心

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