用于高级传感应用的特种光纤

光纤技术改变了世界，促进了全球通信和传感领域的非凡发展。光纤传感器具有抗电磁干扰、重量轻、体积小、灵敏度高、带宽大、性能可靠稳健、能够承受恶劣环境以及易于实现多路复用或分布式传感器等有利优势。迄今为止，光纤传感器已在土木工程、环境监测、农业工程、生物医学工程等领域得到广泛应用和探索。值得注意的是，对特种光纤的研究在实现和推广光纤传感应用方面发挥着关键作用。特种光纤传感技术包括各种类型的光纤，如单模光纤、多模光纤、多芯光纤、光纤光栅、微结构光纤等，与传统光纤传感器相比，灵敏度等传感器性能可显着提高通过使用基于特殊光纤的传感器进行改进。

南方科技大学光电智能感知实验室Perry Ping Shum教授研究团队在Opto-Electronic science上发表题为“Specialty Optical Fibres for Advanced Sensing Applications”的综述文章，2023年第2期。特种光纤及其传感应用。特种光纤是根据其在特殊结构、特殊材料和技术方面的创新，实现实验室在光纤上/光纤上的。概述了各个领域的传感应用。还讨论了特种光纤的前景和新兴研究领域。

采用工程材料或特殊设计结构的新型特种光纤为探索新功能和应用提供了新机会。不同的物理参数，例如折射率、温度、应变和磁力，可以通过弹性或热光效应调制或扰动特种光纤中的导光。本文总结了使用特殊光纤作为传感器测量折射率、温度和应变的具体应用。

可穿戴传感技术受益于特种光纤的发展，包括基于光纤微结构的传感器、基于光纤干涉仪的传感器、聚合物光纤 (POF) 传感器和微/纳米光纤 (MNF) 传感器。基于特殊光纤和具有先进结构的光纤的光纤形状传感器实现了性能提升，并在医疗、软体机器人和结构行为监测等领域的应用开发中引起了越来越多的兴趣。除点传感应用外，分布式光纤传感器已广泛用于工业应用，例如天然气管道监测、水下安全、负载梁结构、地球现象、电力变压器和井下环境。

南方科技大学岑平教授研究团队回顾了特种光纤技术及其在各个领域的传感应用。飞秒激光诱导双光子聚合作为实现光纤实验室的技术使能器，具有更精细的结构和更多样化的功能，有望获得更广泛的应用前景。此外，预计多材料纤维的增长潜力巨大。需要更多的研究来进一步了解基础科学、材料加工、结构工程和系统集成。以下是未来可以研究的一些令人兴奋的方向：

制造具有其他横截面几何形状的半导体纤维。

具有叉指电极的光电纤维由毛细管破裂。

通过冷拉法制备石墨烯纳米带，实现了一种低成本、简单、快速的单层石墨烯纳米带的制备方法。

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