以色列Bar-Ilan大學(xué)的研究人員展示了光纖傳感器的新概念，該概念解決了長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的挑戰(zhàn)：折射率分布在標(biāo)準(zhǔn)光纖包層之外的分布圖，其中光無(wú)法到達(dá)。該傳感器可用于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施中的泄漏檢測(cè)，以及石化行業(yè)，海水淡化廠，食品和飲料生產(chǎn)等中的過(guò)程監(jiān)控。在此圖中：沿著兩米的標(biāo)準(zhǔn)光纖在包層外部分布媒體。通過(guò)耦合到光纖的包層模式的局部光譜可以清楚地識(shí)別出浸入水和乙醇中的兩個(gè)短段。信用：Avinoam Zadok教授

光纖在全球范圍內(nèi)承載大量數(shù)據(jù)，從而開(kāi)啟了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。光纖也是出色的傳感器平臺(tái)。它們可以延伸到數(shù)百公里以上，只需嵌入在建筑物中即可，并且可以安裝在禁止使用電力的危險(xiǎn)環(huán)境中。但是，光纖傳感器也面臨著固有的根本挑戰(zhàn)。

以色列Bar-Ilan大學(xué)工程學(xué)院的博士生Hagai Diamandi說(shuō)：“一切都是我們的王國(guó)。” “也就是說(shuō)，我們的意思是說(shuō)任何光學(xué)測(cè)量都要求光線(xiàn)必須接觸被測(cè)介質(zhì)�！� 但是，標(biāo)準(zhǔn)光纖的設(shè)計(jì)恰好相反。Diamandi繼續(xù)說(shuō)道：“標(biāo)準(zhǔn)纖維是由玻璃包層制成的，內(nèi)芯要薄得多�！� “光在內(nèi)核處被引導(dǎo)，并盡一切努力防止光泄漏到外部。在大多數(shù)情況下，一種被測(cè)物質(zhì)位于更大的覆層之外。不幸的是，引導(dǎo)光并沒(méi)有接觸到外界的大部分區(qū)域。 。”

基于同一根光纖中其他形式的傳播，可能的解決方案是可用的。博士研究生約瑟夫·倫敦（Yosef London）解釋說(shuō)：“除了核心模式，光還可以通過(guò)填充整個(gè)包層而在光纖中傳播。在這種情況下，它可能'感覺(jué)'外面的東西�！� 但是，如何從“正�！焙诵哪Ｊ角袚Q到那些覆層模式呢？倫敦繼續(xù)說(shuō)：“這里有個(gè)陷阱。耦合到包層模式需要在光纖介質(zhì)中刻上永久性的周期性擾動(dòng)，稱(chēng)為'光柵'。光柵寫(xiě)在特定的離散位置。您不能擦除它們或?qū)⑺鼈円苿?dòng)。 ” 因此，包層模式傳感器僅限于點(diǎn)測(cè)量。

光纖的主要強(qiáng)度傳感器是空間分布的分析，其中每個(gè)光纖段都用作獨(dú)立的測(cè)量節(jié)點(diǎn)。到目前為止，包層模式不支持分布式測(cè)量。突破性的想法來(lái)自該小組的第三位博士生Gil Bashan：“除了使用光柵，還有另一種選擇。我們可以向光纖發(fā)射兩個(gè)強(qiáng)光波。正確選擇它們的頻率后，兩個(gè)波可以以很高的超音速頻率驅(qū)動(dòng)光纖芯內(nèi)的聲波振蕩，這些聲波成為我們的光柵�！� 該原理被稱(chēng)為布里淵動(dòng)態(tài)光柵。與永久銘文不同，布里淵動(dòng)態(tài)光柵可以隨意打開(kāi)和關(guān)閉。它們也可以限制在任意位置的短段中，并沿著光纖進(jìn)行掃描。”

在Optica最近發(fā)表的一篇論文中該小組報(bào)道了一種分布式包層模式光纖傳感器，這是同類(lèi)產(chǎn)品中的第一個(gè)。為此，他們必須克服相當(dāng)大的障礙。顧問(wèn)Avi Zadok教授解釋說(shuō)：“纖芯和包層模式之間的尺寸差異很大。纖芯模式被限制在非常狹窄的區(qū)域內(nèi)。包層模式分布在200倍的區(qū)域內(nèi)。因此，我們擔(dān)心耦合兩種模式之間的關(guān)系將是脆弱和低效的。” 盡管如此，該團(tuán)隊(duì)仍可以顯示出標(biāo)準(zhǔn)的，未改性的光纖的包層邊界之外的折射率的精確測(cè)量結(jié)果。測(cè)量值的空間分辨率為八厘米。該分析正確地識(shí)別出浸入水和乙醇中的短纖維段，并清楚地區(qū)分了兩者。

Zadok教授總結(jié)說(shuō)：“我們已經(jīng)展示了光纖傳感器的新概念。它解決了幾十年的挑戰(zhàn)：折射率分布在標(biāo)準(zhǔn)光纖包層之外的分布，而光無(wú)法到達(dá)。” 該傳感器可用于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施中的泄漏檢測(cè)，以及石化行業(yè)，海水淡化廠，食品和飲料生產(chǎn)等中的過(guò)程監(jiān)控。