项目名称：    光纤光栅与光纤干涉传感技术基础研究

推荐单位：    专家推荐

项目简介：    本项目属信息科学及技术领域。本项目围绕光纤传感学科中若干关键问题开展了大量卓有成效的创新性研究工作，推动了光纤传感学科的发展。主要研究内容与科学价值：1. 光纤光栅传感技术基础研究：（1）系统地提出了多种布拉格光纤光栅（FBG）传感器复用（联网）方法，解决了超大数量FBG复用的难题；（2）提出了多种FBG传感信号处理方法并进行了实验验证；（3）首次报道了FBG医用温度分布式测量方法。应邀为国际测量领域著名杂志Measurement Science & Technology撰写了包含上述系列方法发现的综述文章，被SCI他引132篇次，成为FBG传感器领域最主要参考文献之一，产生了很大国际影响；（4）发明了高频CO2激光脉冲制造长周期光纤光栅（LPFG）新方法，首次报道了基于新型LPFG的扭曲绝对传感器及温度和负载同时测量的传感器；（5）提出了基于单个超长周期光纤光栅（ULPFG）的温度和折射率同时测量的新方法，首次发现ULPFG具有比普通LPFG高得多的扭曲灵敏度。2.光纤干涉传感技术基础研究：（1）提出了低相干性光源合成方法并阐明了其机理，解决了光纤低相干光干涉术中长期存在的中心干涉条纹位置快速精确确定的关键问题，并为光学相干层析术(OCT)的发展提供了新途径，被SCI他引40篇次。（2）成功研制了系列高精度光纤压力干涉传感器，解决了限制光纤干涉仪用于静态测量的两个关键问题：绝对测量和大数量传感器的复用。（3）提出了光纤F-P干涉传感器的频分/波分复用方法，解决了光纤F-P传感器复用能力差的难题。应邀为Measurement Science & Technology撰写了包含上述系列方法发现的综述文章，被SCI他引51篇次。

引用情况：发表SCI论文45篇，其中国际知名学术杂志综述论文3篇（被SCI他引223篇次）；在《Optics Letters》、《IEEE Journal of Lightwave Technology》和《IEE Electronics Letters》上分别发表5篇、4篇和9篇；55篇主要论文被SCI他引447篇次；13次国际会议特邀报告；撰写英文专著三章；获发明专利两项。

主要发现点：  1.光纤干涉传感技术基础研究：（1）首次发现和提出了低相干光光源合成方法并阐明了其机理，解决了光纤低相干光干涉术中长期存在的难题：中心干涉条纹位置的快速精确测量；首次应用上述的光源合成方法，实现了基于1.3um和1.55um双低相干光光源合成的长距离位移测量；进一步提出了新的双光源自相关函数相乘的低相干光光源合成改进方法（技术光学学科，代表论文：1、3）。（2）首次研制成功基于光纤低相干光干涉原理的系列高精度压力传感器，部分成果已转让给英国航天航空公司；提出通用的光纤低相干光干涉传感器复用方法，从原理上解决了限制光纤干涉术用于静态测量的两个关键问题：绝对测量和大数量传感器的复用（技术光学学科，代表论文：2、3）。（3）首次将光纤放大引入到光纤F-P干涉传感器中，解决了光纤F-P腔干涉信号弱的问题；提出了光纤F-P传感器频分/波分复用方法，解决了光纤F-P传感器长期存在的复用能力差的难题（技术光学学科，代表论文：4）。

2.光纤光栅传感技术基础研究：（1）系统地提出了多种布拉格光纤光栅（In-Fiber Bragg Grating: FBG）传感器的复用（联网）方法，包括空分复用（SDM）、空分复用与时分复用（SDM+TDM）、空分复用、时分复用及波分复用（SDM+TDM+WDM）、无串扰的波分复用方法，解决了超大数量FBG传感器的复用难题（技术光学学科，代表论文：5）。（2）提出和阐明了多种FBG传感新方法及机理，包括光纤光栅传感动态测量范围扩展方法；FBG静、动态应变同时测量方法；FBG高分辨率应变绝对测量方法；基于啁啾FBG的应变/温度同时测量方法等，解决了FBG传感中动态测量范围扩大、静动态参数及多参数同时测量等难题（技术光学、工程光学学科，代表论文：5、8）（3）在FBG 传感器应用基础研究方面，首次报道了FBG医用温度分布式测量方法；首次将空分复用与波分复用的组合应用于先进的飞机用复合材料的内部应变监测之中；首次将FBG应用于心脏工作效率的模拟监测之中；首次将FBG和F-P干涉仪集成式传感器应用于国产三维编织复合材料的应变及温度测量（技术光学、工程光学学科，代表论文：6、7、9）。（4）发明了高频CO2激光脉冲制造新型长周期光纤光栅（Long-Period Fiber Graing: LPFG）的新方法；首次发现了该新型LPFG独特的扭曲及横向负载特性，提出了基于单个LPFG的温度和横向负载同时测量新方法；首次研究了新型LPFG的高温传感特性（技术光学、导波光学学科，代表论文：10）。（5）首次研究了新型超长周期光纤光栅（Ultra Long-Period Fiber Graing: ULPFG）的折射率传感特性，提出了基于单个ULPFG的温度和折射率同时测量的新方法；首次发现新型ULPFG具有比普通LPFG高得多的扭曲测量灵敏度（技术光学、导波光学学科，主要论文：41、42）。

主要完成人：  1.   饶云江

该项目创新工作中所涉及的主要思想、方法、原理及实验方案设计均由本完成人提出并主要负责具体实施实验验证。所列论著主要由本完成人作为第一作者或唯一作者亲自撰写，>80%为第一作者或唯一作者（其余非第一作者的论文大部分由本完成人直接指导学生完成）。

10篇代表性论文：  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