1/30/2019,瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的研究人員開發(fā)出一種光纖，可以檢測(cè)出與之接觸的材料或液體。這項(xiàng)工作剛剛在《Nature Communications》上發(fā)表。

如EPFL所述，光纖已有一段時(shí)間用作檢測(cè)溫度變化的傳感器，如溫度計(jì)和壓力，如“人工神經(jīng)”。該技術(shù)在諸如橋梁和天然氣管道的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中特別有用。

EPFL研究人員現(xiàn)在提出了一種新方法，使光纖能夠識(shí)別它們是否與液體或固體接觸。這是通過在光纖內(nèi)的激光束的幫助下簡(jiǎn)單地產(chǎn)生聲波來實(shí)現(xiàn)的。該研究在位于工程學(xué)院由LucThévenaz運(yùn)營的光纖光學(xué)組（GFO）進(jìn)行。

通過玻璃的光傳輸根據(jù)四個(gè)參數(shù)而變化：強(qiáng)度，相位，偏振和波長。當(dāng)光纖被拉伸或溫度變化時(shí)，這些參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，通過檢測(cè)結(jié)構(gòu)中的裂縫或異常溫度，使光纖像傳感器一樣工作。

圖1 EPFL研究的共同作者Desmond Chow

但到目前為止，在光纖中不逸出光纖，不破壞光纖原來的路徑的情況下，還不可能確定光纖周圍發(fā)生了什么。EPFL開發(fā)的方法在光纖內(nèi)部產(chǎn)生的聲波。它是一種高頻波，經(jīng)常從光纖外面的墻壁反射回來。根據(jù)波接觸的材料的不同，這種回波在不同的位置變化。

這些回波在光束上留下印記，當(dāng)光束射出光纖時(shí)可以讀取光束，從而可以繪制光纖的周圍環(huán)境。這種印記非常微弱，幾乎不會(huì)干擾光纖內(nèi)傳播的光束。該方法可用于感測(cè)光纖周圍發(fā)生的事情并同時(shí)發(fā)送基于光調(diào)制的信息。

研究人員先將光纖浸入水中，然后浸入酒精中，最后將它們放在空氣中。每次，他們的系統(tǒng)都能夠正確識(shí)別周圍環(huán)境的變化�！拔覀兊募夹g(shù)可以檢測(cè)漏水，以及與光纖接觸的流體的密度和鹽度，有許多方面有潛在的應(yīng)用”，Thévenaz說。

通過簡(jiǎn)單的基于時(shí)間的方法，可以定位周圍環(huán)境中的這些變化�！懊總�(gè)波脈沖都會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)時(shí)滯。這種延遲反映在光束到達(dá)時(shí)。如果沿途有任何干擾，我們都可以看到它們是什么，并確定它們的位置”，Thévenaz說，“目前，我們可以將干擾定位在十米的誤差左右，未來我們有技術(shù)手段將精度提高到一米�！�

在光纖中使用聲波的想法最初來自以色列巴依蘭大學(xué)的團(tuán)隊(duì)合作伙伴，預(yù)計(jì)將開展聯(lián)合研究項(xiàng)目。該研究由瑞士國家科學(xué)基金會(huì)（SNSF）資助。

來源：36氪