作者:刁雯蕙 来源:中国科学报 发布时间:2023/4/19 20:45:13
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新技术解决分布式光纤传感领域“卡脖子”难题

 

3月31至4月3日,在广州举行的第三届全国光子技术论坛上,深圳大学教授王义平团队与深圳市光子传感技术有限公司发布了大规模光纤光栅传感器阵列飞秒激光全自动制备技术、装备及产品。据介绍,该技术打破了国外长期以来的技术壁垒,解决了分布式光纤传感领域的“卡脖子”问题,实现了大规模光纤光栅传感器阵列的中国制造。

现场发布的大规模光纤光栅传感器阵列样品 深圳大学供图

本次现场发布的大规模光纤光栅传感器阵列样品总长10米,每个光纤光栅传感器长度仅为0.5毫米,光栅传感器间距10毫米,共计1000个光纤光栅(照片中光纤上每一个亮点就是一个光纤光栅传感器)。

大规模光纤光栅传感器阵列在油井勘探、周界安防、桥梁大坝、航空航天等分布式光纤传感领域具有广泛应用前景,可以极大地提高DAS、DTS、OFDR等分布式光纤传感技术的测量精度、测量距离和空间分辨率等关键指标,是分布式光纤传感技术的“助推器”。然而,该技术长期以来被国外封锁垄断,是国内分布式光纤传感领域的“卡脖子”难题。

王义平团队历经十余年攻关,成功研发出具有自主知识产权的大规模光纤光栅传感器阵列飞秒激光全自动制备技术。在单芯光纤和多芯光纤中实现了公里级、卷对卷大规模串联/并联集成光纤光栅传感器(含弱反射点传感器)阵列的高效率全自动制备,具有带涂覆层直写、无须掩模板、无须载氢、无须二次涂覆等优点,并且实现了光纤移动、夹持、放纤、收纤、纤芯对准、激光聚焦、曝光等光栅制备过程的全自动程序控制。制备的光纤光栅传感器阵列保留了光纤原有的机械强度(抗拉、抗压、抗弯等性能),并且具有良好的耐高温特性和长期稳定性。

飞秒激光全自动制备的大规模光纤光栅传感器阵列的最小栅长小于0.5毫米,最小栅距小于1毫米,最小反射率低于十万分之一,最大光栅数量大于10000个,反射波长差异小于<±1纳米,反射强度波动小于±3 dB。光栅波长、光栅反射率、光栅间距、光栅数量等参数均可根据用户实际需求订制。经实际测试,大规模光纤光栅传感器阵列反射谱图具有良好的一致性。

据了解,大规模光纤光栅传感器阵列产品已实现批量供货,服务于航空航天、核反应堆、油井勘探、海洋安全等国家重大战略需求领域,有助于推动分布式光纤传感技术更广泛、更高水平的产业化应用。

 
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