成果名称: 物联网光纤传感核心器件——光纤光栅大规模集成技术及产业化应用
完成单位: 深圳大学
主要人员: 王义平,廖常锐,王英,尹国路,何俊,孙兵,汪超,刘申,赵静
介绍:

    1、课题来源与背景: 光纤光栅(FBG)虽然在国际上已实现大规模、批量性生产,但是国内FBG的制备基本上还处于单个制作,然后再逐个连接起来的初级阶段,效率低、成本高,不利于FBG的分布式传感应用。利用双光束干涉原理制作光纤光栅的技术可以解决以上问题,该原理多年前就已被国外学者提出,但是在国内还少有人员从事这方面的研究,即便在国外也只有为数不多的几个机构在从事这方面的研究。因此,在国内开展基于双光束干涉原理在线制作光纤光栅的研究是一项具有创新性和可行性的项目,并具有广泛的产业化应用前景。

     2、技术原理及性能指标 项目利用双光束法原理制备光纤光栅系统,该方法利用一个光栅掩模就可以制备一系列具有不同反射波长的高质量、低成本FBG。同时,制备的光纤光栅阵列的集成度高达到12.3个/米。实现了单脉冲激光在线制备FBG,实际技术指标可达到单脉冲曝光制备的光纤光栅反射率大于30%,单个光纤光栅的写制效率达到10秒/个。

    3、技术的创造性与先进性 项目实施过程中,取得了如下具有代表性的创新性研究成果:1)成功研制了双光束干涉法制备光纤光栅阵列装置1台,实现了光纤光栅大规模集成本项目成功设计和搭建国内首套基于双光束干涉原理制备光纤光栅的系统,2)成功实现单脉冲激光在线制备光纤光栅本项目实现了单脉冲激光在线制备FBG,即曝光一个激光脉冲就制备一个FBG,这是常规光纤光栅制备方法所无法做到的。项目实际技术指标可达到单脉冲曝光制备的光纤光栅反射率大于30%,单个光纤光栅的写制效率达到10秒/个。3)在线制备的FBG适合组建物联网分布式传感网络。常规光纤光栅制备方法在制备光栅前必须剥除光纤涂覆层后再制备FBG,然后再进行第二次涂覆以便增强光栅应力强度,并且在FBG的工程应用(比如分布式传感)中不得不利用光纤熔接机把FBG逐个的连接起来,这不但非常麻烦耗时,而且每次熔接都会累积一定的连接损耗,降低光栅传感器的分辨率,不利于FBG的传感应用。本项目实现了在一根光纤中制备一系列具有不同反射波长的FBG,光栅制备好后才进行涂覆。这避免了剥除涂覆层、二次涂覆和光栅熔接的问题,如此制备的FBG尤其适合于组建大规模物联网分布式传感网络。

    4、技术的成熟程度,适用范围和安全性 项目的整体实施具有良好的可靠性,制备过程中的可控性和安全性也很好,不足的是其制备过程对专业技术研究人员的要求较高,需具备扎实、深厚的理论功底,所有其适用范围仅限于具有良好科研素养的专业技术人员。

     5、应用情况及存在的问题 作为一种新兴的光纤光栅制备技术,其应用情况目前有待实际工程的检验,其可能存在的问题在于科研实验环境与实际的大规模的应用环境存在着巨大差异,有待广大科研人员与工程技术应用人员共同努力,将新兴的技术逐步应用于实践当中去。

批准登记号:
登记日期: 2019-10-11
研究起止时间: 2016-01-01至2018-12-31
所属行业: 科学研究和技术服务业
所属高新技术类别: 先进制造
评价单位名称: 广东省科学技术厅
评价日期: 2019-03-27