項目名稱：    光纖光柵與光纖干涉傳感技術基礎研究

推薦單位：    專家推薦

項目簡介：    本項目屬信息科學及技術領域。本項目圍繞光纖傳感學科中若干關鍵問題開展了大量卓有成效的創新性研究工作，推動了光纖傳感學科的發展。主要研究內容與科學價值：1. 光纖光柵傳感技術基礎研究：（1）系統地提出了多種布拉格光纖光柵（FBG）傳感器復用（聯網）方法，解決了超大數量FBG復用的難題；（2）提出了多種FBG傳感信號處理方法并進行了實驗驗證；（3）首次報道了FBG醫用溫度分布式測量方法。應邀為國際測量領域著名雜志Measurement Science & Technology撰寫了包含上述系列方法發現的綜述文章，被SCI他引132篇次，成為FBG傳感器領域最主要參考文獻之一，產生了很大國際影響；（4）發明了高頻CO2激光脈沖制造長周期光纖光柵（LPFG）新方法，首次報道了基于新型LPFG的扭曲絕對傳感器及溫度和負載同時測量的傳感器；（5）提出了基于單個超長周期光纖光柵（ULPFG）的溫度和折射率同時測量的新方法，首次發現ULPFG具有比普通LPFG高得多的扭曲靈敏度。2.光纖干涉傳感技術基礎研究：（1）提出了低相干性光源合成方法并闡明了其機理，解決了光纖低相干光干涉術中長期存在的中心干涉條紋位置快速精確確定的關鍵問題，并為光學相干層析術(OCT)的發展提供了新途徑，被SCI他引40篇次。（2）成功研制了系列高精度光纖壓力干涉傳感器，解決了限制光纖干涉儀用于靜態測量的兩個關鍵問題：絕對測量和大數量傳感器的復用。（3）提出了光纖F-P干涉傳感器的頻分/波分復用方法，解決了光纖F-P傳感器復用能力差的難題。應邀為Measurement Science & Technology撰寫了包含上述系列方法發現的綜述文章，被SCI他引51篇次。

引用情況：發表SCI論文45篇，其中國際知名學術雜志綜述論文3篇（被SCI他引223篇次）；在《Optics Letters》、《IEEE Journal of Lightwave Technology》和《IEE Electronics Letters》上分別發表5篇、4篇和9篇；55篇主要論文被SCI他引447篇次；13次國際會議特邀報告；撰寫英文專著三章；獲發明專利兩項。

主要發現點：  1.光纖干涉傳感技術基礎研究：（1）首次發現和提出了低相干光光源合成方法并闡明了其機理，解決了光纖低相干光干涉術中長期存在的難題：中心干涉條紋位置的快速精確測量；首次應用上述的光源合成方法，實現了基于1.3um和1.55um雙低相干光光源合成的長距離位移測量；進一步提出了新的雙光源自相關函數相乘的低相干光光源合成改進方法（技術光學學科，代表論文：1、3）。（2）首次研制成功基于光纖低相干光干涉原理的系列高精度壓力傳感器，部分成果已轉讓給英國航天航空公司；提出通用的光纖低相干光干涉傳感器復用方法，從原理上解決了限制光纖干涉術用于靜態測量的兩個關鍵問題：絕對測量和大數量傳感器的復用（技術光學學科，代表論文：2、3）。（3）首次將光纖放大引入到光纖F-P干涉傳感器中，解決了光纖F-P腔干涉信號弱的問題；提出了光纖F-P傳感器頻分/波分復用方法，解決了光纖F-P傳感器長期存在的復用能力差的難題（技術光學學科，代表論文：4）。

2.光纖光柵傳感技術基礎研究：（1）系統地提出了多種布拉格光纖光柵（In-Fiber Bragg Grating: FBG）傳感器的復用（聯網）方法，包括空分復用（SDM）、空分復用與時分復用（SDM+TDM）、空分復用、時分復用及波分復用（SDM+TDM+WDM）、無串擾的波分復用方法，解決了超大數量FBG傳感器的復用難題（技術光學學科，代表論文：5）。（2）提出和闡明了多種FBG傳感新方法及機理，包括光纖光柵傳感動態測量范圍擴展方法；FBG靜、動態應變同時測量方法；FBG高分辨率應變絕對測量方法；基于啁啾FBG的應變/溫度同時測量方法等，解決了FBG傳感中動態測量范圍擴大、靜動態參數及多參數同時測量等難題（技術光學、工程光學學科，代表論文：5、8）（3）在FBG 傳感器應用基礎研究方面，首次報道了FBG醫用溫度分布式測量方法；首次將空分復用與波分復用的組合應用于先進的飛機用復合材料的內部應變監測之中；首次將FBG應用于心臟工作效率的模擬監測之中；首次將FBG和F-P干涉儀集成式傳感器應用于國產三維編織復合材料的應變及溫度測量（技術光學、工程光學學科，代表論文：6、7、9）。（4）發明了高頻CO2激光脈沖制造新型長周期光纖光柵（Long-Period Fiber Graing: LPFG）的新方法；首次發現了該新型LPFG獨特的扭曲及橫向負載特性，提出了基于單個LPFG的溫度和橫向負載同時測量新方法；首次研究了新型LPFG的高溫傳感特性（技術光學、導波光學學科，代表論文：10）。（5）首次研究了新型超長周期光纖光柵（Ultra Long-Period Fiber Graing: ULPFG）的折射率傳感特性，提出了基于單個ULPFG的溫度和折射率同時測量的新方法；首次發現新型ULPFG具有比普通LPFG高得多的扭曲測量靈敏度（技術光學、導波光學學科，主要論文：41、42）。

主要完成人：  1.   饒云江

該項目創新工作中所涉及的主要思想、方法、原理及實驗方案設計均由本完成人提出并主要負責具體實施實驗驗證。所列論著主要由本完成人作為第一作者或唯一作者親自撰寫，>80%為第一作者或唯一作者（其余非第一作者的論文大部分由本完成人直接指導學生完成）。

10篇代表性論文：  1.   Synthesized source for white light interferometric sensing systems/Optics Letters

2.   Prototype fibre-optic-based Fizeau medical pressure sensor that uses coherence reading/Optics Letters

3.   Review Article: Recent Progress in Fibre-Optic Low-Coherence Interfernmetry/ Measurement Science & Technology

4.   SFDM/CWDM of Fiber-Optic Fizeau Strain Sensors/IEEE Photonics Technology Letters

5.   Review Article: In-Fibre Bragg Grating Sensors/Measurement Science & Technology

6.   In-fibre Bragg grating temperature sensor system for medical applications/IEEE J. of Lightwave Technology

7.   Strain sensing of modern composite materials with a spatial/wavelength multiplexed fibre grating network/Optics Letters

8.   Dual-cavity interferometric wavelength-shift detection for in-fibre Bragg grating sensors/Optics Letters

9.   Review Article: Recent progress in applications of in-fibre Bragg grating sensors/Optics and Lasers in Engineering

10.  Novel Fiber-Optic Sensors Based on Long-Period Fiber Gratings Written by High-Frequency CO2 Laser Pulses/IEEE J. of Lightwave Technology