光纖通信五十年，致敬高琨教授

高琨教授很看好光纖，光纖傳感器以后大有作為。

高琨教授曾講過：“在未來的1000年，我不認(rèn)為有什么東西能夠替代光纖。我想不出一個更好的替代品?！?/span>

當(dāng)然他也加了一句：“但是你們也不要相信我說的，就像我不相信那些前輩所說的。”

據(jù)香港新聞9月23日報道，諾貝爾物理學(xué)獎得主、香港中文大學(xué)前校長高錕逝世，享年84歲。高錕一生最大成就，莫過于發(fā)明光纖通訊，因此，他有“光纖之父”之稱，享譽全球。

曾被批評癡人說夢

1966年，高錕教授發(fā)表了一篇題為《光頻率介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)》的論文，開創(chuàng)性地提出了光導(dǎo)纖維在通信上應(yīng)用的基本原理，描述了長程及高信息量光通信所需絕緣性纖維的結(jié)構(gòu)和材料特性。簡單地說，只要解決好玻璃純度和成分等問題，就能夠利用玻璃制作光學(xué)纖維，從而高效傳輸信息。

這一設(shè)想提出之后，有人稱之為匪夷所思，并給出了負(fù)面性的一些評價。但在爭論中，高錕教授的設(shè)想逐步變成現(xiàn)實：利用石英玻璃制成的光纖應(yīng)用越來越廣泛，全世界掀起了一場光纖通信的革命。在他的努力推動下，1971年，世界上第一條1公里長的光纖問世，第一個光纖通訊系統(tǒng)也在1981年啟用。

光纖

高琨教授神奇地預(yù)言了超低耗光纖可用于傳輸通信的信號，這是世界上第一個考慮到使用石英這種材質(zhì)來傳遞信息的人。這印證了愛因斯坦那句名言：“想象力比知識更重要。”

那么光纖這種材質(zhì)具有什么優(yōu)點呢？頻帶寬、損耗低、抗干擾能力強(qiáng)、保真度高、性能可靠等一系列特點。
光纖是光導(dǎo)纖維的簡寫，是一種由玻璃（SiO?）或塑料制成的纖維，其可作為光傳導(dǎo)工具。光纖是絕緣體，很難導(dǎo)電，幾乎不受電磁場的作用，因此光線在光纖中傳輸?shù)墓庑盘栆矌缀醪皇茈姶艌龅挠绊?，因此光纖傳感器抗干擾能力強(qiáng)；
因為光纖在本質(zhì)上不是易燃物（我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB8624-2012 認(rèn)為玻璃屬于不燃材料），光信號在光纖的傳播速度不易受溫度影響；
光纖還具有高靈敏度和低損耗的特點，光在光纖中傳播的速度很快，大概是是2千萬多米/s（《自然》雜志認(rèn)為光在普通光纖中的速度為真空中的60%多）。

光纖傳感器

光導(dǎo)纖維可以把陽光送到各個角落，還可以進(jìn)行機(jī)械加工。計算機(jī)、機(jī)器人、汽車配電盤等也已成功地用光導(dǎo)纖維傳輸光源或圖像。如與敏感元件組合或利用本身的特性,則可以做成各種傳感器,測量壓力、流量、溫度、位移、光澤、顏色等有廣泛的應(yīng)用。

光纖傳感器因其靈敏精確、適應(yīng)性強(qiáng)、小巧、智能化的特點而備受矚目。

光纖傳感器結(jié)構(gòu)

應(yīng)用場景

煤礦應(yīng)用

我國煤礦在中國能源格局中占主導(dǎo)地位，大約為94%，我國的煤礦事故是世界上其他主要采煤國家煤礦死亡總?cè)藬?shù)的4倍以上。煤礦地下作業(yè)，水、火、瓦斯、煤塵、頂板等災(zāi)害俱全，基于光纖傳感技術(shù)的瓦斯安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以在10公里內(nèi)對瓦斯、礦壓、水壓、溫度、聲發(fā)射、地震波等進(jìn)行監(jiān)測。

測量微小位移量

光纖傳感器可用于測量高速旋轉(zhuǎn)構(gòu)件產(chǎn)生的微小位移量，并且實現(xiàn)了非接觸式、高速、高精度的位移測量方式。在了解光纖傳感器測量原理的基礎(chǔ)上，得出光強(qiáng)與測距之間關(guān)系式。將光強(qiáng)轉(zhuǎn)為電壓信號，人們根據(jù)電壓商值與測距之間的關(guān)系，得出需要測量的位移量。

檢測液體密度

光纖傳感器可根據(jù)溶液濃度和折射率的關(guān)系，通過測定溶液的折射率來推斷溶液的濃度，該項方法可廣泛應(yīng)用于自動化流水線上檢測飲料、紅酒等溶液的濃度。

預(yù)測海嘯地震

近年來，隨著世界各地海洋地震海嘯災(zāi)害的頻發(fā)，對這些災(zāi)害的預(yù)警需求也顯得尤為迫切。光纖傳感技術(shù)推向民用領(lǐng)域，可在城市航道管理、海洋地震海嘯預(yù)警等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了實時監(jiān)測。

海底觀測網(wǎng)絡(luò)主要由3個部分組成：基站監(jiān)控中 心，水下接駁盒和海底觀測傳感器，其中包含了大量能實現(xiàn)各種不同功能的傳感器。傳感器數(shù)據(jù)收集的成功與否，這決定了海底觀測網(wǎng)是否能成功有效地運轉(zhuǎn)。