摘 要
光纤传感及其相应技术在经过了二十余年的研究和探索,已逐步迈入了实用化阶段.本文对光纤传感技术进行综述，特别对于光纤传感技术近年的发展做详细介绍。随着光纤技术与相关光电子元器件的发展，光纤传感技术正逐步成为继光纤通信产业发展之后又一大光纤应用技术产业。光纤传感作为传感技术中一个重要分支正不断为工业、农业、交通、能源、医疗卫生、科学技术以及军事技术的信息化提供愈来愈多的服务，并愈来愈为人们所认识与接受。
关键词：应用；产业化；进展
目 录
第一章 什么是光纤传感技术……………………………………2
1.1光纤传感技术的定义…………………………………………………… 2
1.2光纤传感技术简介……………………………………………………… 2
1.3光纤传感技术应用……………………………………………………… 3
第二章 光纤传感技术的发展……………………………………4
2.1光纤传感技术发展与产业化…………………………………………… 4
2.2几种光纤传感器发展现状……………………………………………… 5 2.3光纤传感技术的未来发展趋势…………………………………………摇臂 7
结束语………………………………………………………………8
参考文献……………………………………………………………8
第一章 什么是光纤传感技术
1.1光纤传感技术的定义
光纤传感技术是中子嬗变20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。作为被测量信号载体的光
波和作为光波传播媒质的光纤，具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点。光波不怕电磁干扰，易为各种光探测器件接收，可方便的进行光电或电光转换，易与高度发展的现代电子装置和计算机相匹配。
1.2光纤传感技术的简介
光纤工作频带宽，动态范围大，适合于遥测遥控，是一种优良的低损耗传输线；在一定条件下，光纤特别容易接受被测量或场的加载，是一种优良的敏感元件；光纤本身不带电，体积小，质量轻，易弯曲，抗电磁干扰，抗辐射性能好，特别适合于易燃、易爆、空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用。因此，光纤传感技术一问世就受到极大重视，几乎在各个领域得到研究与应用，成为传感技术的先导，推动着传感技术蓬勃发展。
光纤传感，包含对外界信号（被测量）的感知和传输两种功能。所谓感知（或敏感），是指外界信号按照其变化规律使光纤中传输的光波的物理特征参量，如强度（功率）、波长
、频率
、相位
和偏振态等发生变化，测量光参量的变化即“感知”外界信号的变化。这种“感知”实质上是外界信号对光纤中传播的光波实时调制。所谓传输，是指光纤将受到外界信号调制的光波传输到光探测器进行检测，将外界信号从光波中提取出来并按需要进行 数据处理，也就是解调。因此，光纤传感技术包括调制与解调两方面的技术，即外界信号（被测量）如何调制光纤中的光波参量的调制技术（或加载技术）及如何从被调制的光波中提取外界信号（被测量）的解调技术（或检测技术）。
外界信号对传感光纤中光波参量进行调制的部位称为调制区。根据调制区与光纤的关系，可将调制分为两大类。一类为功能型调制，调制区位于光纤内，外界信号通过直接改变光纤的某些传输特征参量对光波实施调制。这类光纤传感器称为功能型（FunctionalFiber，简称FF型）或本征型光纤传感器，也成为内调制型传感器，光纤同具“传”和“感”两种功能。于光源耦合的发射光纤同于光探测器耦合的接收光纤为一根连续光纤，称为传感光纤，故功能型光纤传感器亦称全光纤型或传感型光纤传感器。另一类为非功能型调制，调制区在光纤之外，外界信号通过外加调制装置对进入光纤中的光波实施调制，这类光纤传感器称为非功能型（NonFunctionalFiber，简称NFF）或非本征型光纤传感器，发射光纤与接收光纤仅起传输光波的作用，称为传光光纤，不具有连续性，故非功能型光纤传感器也称传光型光纤传感器或外调制光纤传感器。
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根据被外界信号调制的光波的物理特征参量的变化情况，可将光波的调制分为光强度调制、光频率调制、光波长调制、光相位调制和偏振调制等五种类型。
由于现有的任何一种光探测器都只能响应光的强度，而不能直接响应光的频率、波长、相位、和偏振调制信号都要通过某种转换技术转换成强度信号，才能为光探测器接收，实现检测。
1.3光纤传感技术的应用
1、光强调制型光纤传感器
光强调制是光纤传感技术中相对比较简单，用得最广泛的一种调制方法。其基本原理是利用外界信号（被测量）的扰动改变光纤中光（宽谱光或特定波长的光）的强度（即调制），再通过测量输出光强的变化（解调）实现对外界信号的测量。
2、光相位调制型光纤传感器
光相位调制，是指外界信号（被测量）按照一定的规律使光纤中传播的光波相位发生响应的变化，光相位的变化量即反映被测外界量。光纤传感技术中使用的光相位调制大体有三种类型。一类为功能型调制，外界信号通过光纤的力应变效应、热应变效应、弹光效应及热光效应使传感光纤的几何尺寸和折射率等参数发生变化，从而导致光纤中的光相位变化，
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以实现对光相位的调制。第二类为萨格奈克效应调制，外界信号（旋转）不改变光纤本身的参数，而是通过旋转惯性场中的环形光纤，使其中相向传播的两光束产生相应的光程差，以实现对光相位的调制。第三类为非功能型调制，即在传感光纤之外通过改变进入光纤的光波程差实现对光纤中光相位的调制。
3、光偏振调制型光纤传感器
偏振调制，是指外界信号（被测量）通过一定的方式使光纤中光波的偏振面发生规律性偏转（旋光）或产生双折射，从而导致光的偏振特性变化，通过检测光偏振态的变化即可测出外界被测量。
4、光波长调制型光纤传感器
外界信号（被测量）通过选频、滤波等方式改变光纤中传输光的波长，测量波长变化即可检测到被测量，这类调制方式称为光波长调制。
目前用于光波长调制的方法主要是光学选频和滤波。传统的光波长调制方法主要有F-P干
涉式滤光、里奥特偏振双折射滤光及各种位移式光谱选择等外调制技术。近20多年来，尤其近几年迅速发展起来的光纤光栅滤光技术为功能型光波长调制技术开辟了新的前景。
5、光频率调制型光纤传感器
光频率调制，是指外界信号（被测量）对光纤中传输的光波频率进行调制，频率偏移即反映被测量。目前使用较多的调制方法为多普勒法，即外界信号通过多普勒效应对接收光纤中的光波频率实施调制，是一种非功能型调制。
第二章 光纤传感技术的发展
2.1光纤传感技术发展与产业化
近年，随着光纤技术与相关光电子元器件的发展，光纤传感技术正逐步成为继光纤通信产业发展之后又一大光纤应用技术产业。光纤传感作为传感技术中一个重要分支正不断为工业、农业、交通、能源、医疗卫生、科学技术以及军事技术的信息化提供愈来愈多的服务，并愈来愈为人们所认识与接受。就技术内涵而言，光纤传感技术实际上是一种被动通信技术，其技术构架包含了光纤通信所需要的所有主要组成，包括光的调制、发射、传输
、组网、接收与解调等，所根本不同的是信息的调制，我们把光纤传感所采用的信息调制称为被动调制，即被传感的各种物理、化学、生物等信息量对光波的调制。由于传感技术不可能像通信技术一样在信息的组织与安排上作出预先的约定（协议），而且所传送的信息均为模拟信息，因而在信息的解调、量化乃至传输上都更复杂，对光电子元器件的要求更苛刻，这也就是为甚么与光纤通信同步发展的光纤传感技术发展迟缓的一个重要原因。但是今天，我们已听到了光纤传感技术产业化的脚步声，它离我们愈来愈近也愈来愈响亮。
球形接头一．光纤传感技术的作用与地位
随着科学技术的发展，电子信息技术正成为带动工业现代化的排头兵，传感器作为信息获取的一个重要角正得到愈来愈广泛的应用。光纤传感器作为传感器中一支新秀它具有灵敏度高、体积小、易于敷设、对被检测场无破坏与干扰、抗电磁干扰能力强、能够进行分布测量以及传感信息易于通过光纤传输与组网等特点正受到人们的广泛关注，并日益显示出它的特殊重要作用。特别是在一些大型工程如水利与水电工程、桥梁隧道、大型展览馆与会场、输油气管道、大型舰船、环境与公路工程等的安全和健康监测，以及地质灾害
的预防中都开始大量采用了光纤应力（压力）与温度传感器。至于光纤传感器的经典之作如光纤陀螺、光纤水听器、光纤电流电压传感器等更是为人们所青睐，正在军事、地质勘探、电力等部门得到推广应用。在科学研究中，光纤传感器更是充分展示了它对系统无破坏干扰、便于安装、灵敏度高等特点，受到科学工作者的重视。
可以说，光纤传感技术是对已有的传感技术的发展与补充，它所具有的独特性能几乎不可代替，所产生的作用与影响愈来愈大、愈来愈广。重视光纤传感技术的发展正是对新技术发展的重视，其应用必将发挥愈来愈大的经济与社会效益。薄膜印刷
二． 光纤传感技术发展历程
光纤传感技术的发展与光纤通信几乎是同时起步，从光纤问世与激光器得到应用的那一天起，人们就提出了光纤传感的构想，并开始进行研究，回顾光纤传感技术发展的历程，大致可以归结为以下三个阶段：
1． 技术原理论证阶段
这一阶段主要在20世纪70年代到80年代中期。此时人们在对光纤特性研究与了解的基础上提出了各种类型的光纤传感原理模型并不断从理论和实验上加以论证。可以说这一时期是
光纤传感技术发展的百花齐放阶段，从最简单的利用光强调制原理进行位移与振动检测的传感器到利用各种光干涉原理的高精度传感器，研究的种类之多，发表的文章之广前所未有，各种报告与会议经常召开，这是一个研究十分活跃的时期。
2． 技术稳定成熟阶段
从20世纪80年代末起，随着光纤与光电子元器件性能的提高以及光纤传感技术研究的深入，光纤传感技术进入了逐渐稳定成熟阶段。这一阶段最明显的特点是一些结构简单的传感器如点式光纤温度传感器、液位计等逐步以产品的形式开始提供应用，而且具有高灵敏特点的一类光纤传感器如干涉式光纤传感器经过多年的努力其性能与稳定性也得到很大提高，并开始转入应用阶段，如最具应用前景的光纤陀螺就是这一时期的典型代表。
3． 应用推广与新技术发展阶段
近十年来，一些性能高、技术成熟的光纤传感器如光纤陀螺、光纤速度、光纤电压电流等传感器陆续进入市场并在包括军事应用在内的一些领域得到应用。与此同时，随着科学技术发展与应用的迫切需求，光纤传感器组网以及一些新技术原理的光纤传感器的研究与
开发成为这段时间光纤传感技术发展的亮点，受到高度重视。如以布里渊散射原理发展的分布式光纤应力（压力）传感器、以拉曼散射为基础的分布式光纤温度传感器以及阵列式光纤水听器等的发展与应用都是这一时期的代表。光纤光栅的出现为光纤传感技术发展增添了新的活力。由光纤光栅阵列构成的光纤传感器在建筑、水利、石油、桥梁、地质工程等的应用中取得了显著成绩，并将取得愈来愈大的成绩。
三． 光纤传感器的产业化
光纤传感技术经历这许多年的发展，其原理与技术日趋成熟，所需各种光电子元器件基本能得到保证，更可贵的是它越来越为人们所认识，潜在市场很大，需求也愈来愈广。这些都为光纤传感器的产业化铺平了道路。一些远见足识的包括国内外的能人志士，先后组建了各种专门的生产工厂与公司向社会提供了不少产品，但是相对于其它电子信息产业来其发展的规模与势头都远远不够。特别需要指出的，就技术而言国内外差距不是太大，因此加速发展我国的光纤传感技术产业是一个大好时机。
2.2几种主要光纤传感器发展现状
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