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光纖新用途:感知(zhī)周圍的材料!

日期: 2018-09-20
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導讀


近日,瑞士洛桑聯邦理工學院的研究人員(yuán)提出一種新方法,利用光纖感知(zhī)周圍的材料。


背景


光纖,在大多數人的印象中,主要是(shì)作爲網絡通信中的信息傳輸媒介,應用于長距離(lí)的光通信系統。一般來說,它是(shì)由玻璃或者塑料制成的纖維。


然而,出乎許多人意料的是(shì),光纖還有一項十分重要的用途:傳感器。其實原理很簡單:光纖是(shì)光波的一種傳輸介質,當光波在光纖中傳輸時,外部因素(例如:溫度、壓力、應變、振動、聲音、磁場等)的變化會引起光波的光學特性(例如:振幅、相(xiàng)位、偏振、波長等)的變化。因此,光纖可用于感知(zhī)和測量各種物理變化,甚至被比作“人造神經”。


光纖傳感器技術的應用領域非常廣闊,比如說:用于建築物監控領域,例如監測橋梁結構、輸油管道洩露、鐵路滑坡等問題;用于航空航天領域,例如感知(zhī)飛機機翼狀況;用于生物醫療領域,例如檢測乳腺癌的溫度變化;用于可穿戴設備與智能領域,例如檢測人體健康狀況與早期診斷疾病。


接下來,讓我們一起回顧一下筆者以往介紹過的兩個經典案例:


1)瑞士和西班牙的科研人員(yuán)開發出一條長達10千米的分布式光纖傳感器,能感知(zhī)100萬個點的溫度變化或者應變。


2)日本東北大學團隊開發出一種低成本傳感器,它利用空心光纖傳導敏感氣體,監測人體呼吸中低濃度的生物标記物,爲未來的非侵入式健康研究開辟了一條新的道路。


創新


近日,瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)的研究人員(yuán)提出一種新方法,在光纖内部光束的幫助下簡單地生成聲波,使得光纖可以分辨它們接觸的是(shì)液體還是(shì)固體。



EPFL 工學院教授 Luc Thévenaz 領導的纖維光學小組(GFO)主導了這項研究,相(xiàng)關論文發表于《自然通信(Nature Communications)》雜(zá)志。


在光纖中使用聲波的想法起初來源于該團隊的合作夥伴:以色列巴伊蘭大學的研究人員(yuán)。随後,他們展開了聯合項目研究。





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