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光纤新用途:感知周围的材料!

日期: 2018-09-20
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导读


近日,瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员提出一种新方法,利用光纤感知周围的材料。


背景


光纤,在大多数人的印象中,主要是作为网络通信中的信息传输媒介,应用于长距离的光通信系统。一般来说,它是由玻璃或者塑料制成的纤维。


然而,出乎许多人意料的是,光纤还有一项十分重要的用途:传感器。其实原理很简单:光纤是光波的一种传输介质,当光波在光纤中传输时,外部因素(例如:温度、压力、应变、振动、声音、磁场等)的变化会引起光波的光学特性(例如:振幅、相位、偏振、波长等)的变化。因此,光纤可用于感知和测量各种物理变化,甚至被比作“人造神经”。


光纤传感器技术的应用领域非常广阔,比如说:用于建筑物监控领域,例如监测桥梁结构、输油管道泄露、铁路滑坡等问题;用于航空航天领域,例如感知飞机机翼状况;用于生物医疗领域,例如检测乳腺癌的温度变化;用于可穿戴设备与智能领域,例如检测人体健康状况与早期诊断疾病。


接下来,让我们一起回顾一下笔者以往介绍过的两个经典案例:


1)瑞士和西班牙的科研人员开发出一条长达10千米的分布式光纤传感器,能感知100万个点的温度变化或者应变。


2)日本东北大学团队开发出一种低成本传感器,它利用空心光纤传导敏感气体,监测人体呼吸中低浓度的生物标记物,为未来的非侵入式健康研究开辟了一条新的道路。


创新


近日,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员提出一种新方法,在光纤内部光束的帮助下简单地生成声波,使得光纤可以分辨它们接触的是液体还是固体。



EPFL 工学院教授 Luc Thévenaz 领导的纤维光学小组(GFO)主导了这项研究,相关论文发表于《自然通信(Nature Communications)》杂志。


在光纤中使用声波的想法起初来源于该团队的合作伙伴:以色列巴伊兰大学的研究人员。随后,他们展开了联合项目研究。





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