不远的将来,空间站和机翼的形变、极地冰架的温度、水坝桥梁隧道的裂纹、半导体器件的载流子、矿井下的声音和温度,甚至人体脏器器官的癌变,都可以通过铺设一层感知‘神经’——光纤来测得,而这一切都源于分布式光纤传感原创技术的不断突破。
近日,太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室和物理学院研发了一种新型拉曼分布式光纤温度传感技术,能在千米级的传感距离上实现厘米级的空间分辨率,最佳空间分辨率较世界最先进水平提高10倍以上。该成果发表于《光:科学与应用》。
在他实验室里,刚刚完成煤矿井底工作任务的光纤传感器还没来得及擦去机壳上的灰尘。此混沌非彼混沌。现代混沌理论起始于20世纪60年代气象学家爱德华·洛伦茨在天气预测研究中发现的‘蝴蝶效应’。经过60年研究,混沌理论在数学、物理、天文学、化学、社会学等领域取得了长足发展,特别是与先进的光学、光电子学结合,在保密光通信、激光雷达、传感等应用领域孕育了一系列变革性光学技术。
张明江决定开辟一个无人踏足的领域——在传统脉冲激光作为光源的光纤传感器上,尝试引入混沌激光作为光源,并走向原有技术难以达到的新边界。选择新方向意味着需要持续投入更多精力、人力,甚至可能要面临拆东墙补西墙的窘迫。
混沌激光与光纤传感器成功结合,可突破传统光纤传感器的性能边界。传统光纤传感器上,1公里光纤只能定位到米量级数据,大约会产生1000个数据。而新传感器可以抓取每厘米光纤上的数据,产生10万个数据,提升了2个数量级。