自20世纪80年代低损耗光纤问世以来，光纤传感技术一直处于传感技术发展的前沿。光纤传感器本身不带电，具有抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全、灵敏度高、重量轻、体积小、可嵌入（物体）等优点，越来越受到人们的重视，在航空航天、石油化工、电力电子、土木工程、生物医学等领域具有广阔的应用前景。

这项技术在国内外掀起了一股研究热潮，并延续至今。近年来，我国特别重视这项技术的发展，制定了一系列国家重大和重点研发计划，开展相应的研究，如国家973计划“新一代光纤智能传感器网络及关键器件基础研究”，国家重大科学仪器设备研制项目“光纤热力复合测试仪”的研制与应用、国家自然科学基金重大项目“光纤传感网络关键器件与技术研究”等，取得了丰硕的成果，极大地促进了发展光纤传感技术。相应的研究成果已广泛应用于生产生活的各个方面。

光纤传感器垂直和分布式技术

光纤传感系统主要由光源、入射光纤、输出光纤、光调制器、光检测器和解调器组成。其基本原理是将光源的光通过入射光纤送入调制区，并与调制区的外部测量参数相互作用，使光的强度、波长、频率、相位等光学特性，偏斜法向）将光变为调制信号光，然后通过输出光纤将其发送到光检测器和解调器，获得测量参数。

光纤传感器的技术形式主要体现在离散化和分布式。离散光纤传感技术是以光纤传感器为传感元件，以光纤作为光信号的传输通道，将光纤传感器与后端解调装置连接起来；而基于光效应的分布式光纤传感系统，如光纤瑞利散射、拉曼散射或布里渊散射，利用光纤本身作为传感器，可以检测到1号公路沿线的光信号，用于大范围、长距离的传感。

离散光纤传感技术多点、多参数、网络化测量

光纤布拉格光栅（FBG）传感器是一种折射率呈周期性变化的光纤结构，在工程中有着广泛的应用。光纤光栅的布拉格波长对外界变化非常敏感。当FBG的环境温度和应变发生变化时，FBG的Bragg波长也随之发生变化。通过对布拉格波长的测量，可以检测出各种物理参数。传感原理如图1所示。1992年，Kersey等人。设计了一种基于光纤光栅的差分光纤温度传感器，其温度传感精度可达0.05℃。2001年，郭等。采用位错光纤结构，在光纤上制作光栅结构，可以实现振动和弯曲的测量。2008年，Xu等人。采用光纤光栅进行压力测量，在70mpa下实现了3.04×10-3nm/MPa的^测量灵敏度。

目前，光纤光栅传感器已广泛应用于航空航天、石油、电力、化工、纺织、建筑结构等民用领域。它正成为21世纪最理想的多点、多参数、网络化测量的传感器模式“智能结构”、“智能材料”和“智能皮肤”技术，具有极大的实用价值和极其广阔的发展前景。

其中，在极端环境下的应用是当前光纤光栅传感技术发展的一个重要方向。在高温检测方面，采用飞秒激光在蓝宝石光纤上写入光栅，可以在高温环境下保持稳定的光栅结构和传感特性，温度检测上限可达1500℃。空间环境复杂多变，温度、真空度、辐照等因素都会影响解调。采用复合参考波长法，可以在不同的稳态温度条件下实现绝对波长解调。

光纤法布里-珀罗传感技术是基于待测法布里-珀罗腔的作用引起腔长的变化。法布里-珀罗腔是光纤法布里-珀罗压力传感器的核心传感元件。入射光反射到法布里-珀罗腔的两端，产生干涉信号。干涉信号随法布里-珀罗腔长度的变化而变化。被测传感器是通过对干扰信号进行解调来实现的。根据法布里-珀罗腔结构的不同，光纤法布里-珀罗传感器可以分为本征型和非本征型两大类。图2显示了这两种传感器的典型结构。1991年，Murphy等人。研制了一种非本征光纤法布里-珀罗传感器，采用环氧树脂将进口光纤、反射光纤与准直毛细管固定在一起，成为目前应用最广泛的结构。国内外研究人员提出了多种改进方案，主要包括光纤端部直接刻蚀微腔、毛细管封装微腔、衬底刻蚀微腔等。

在两种光纤法布里-珀罗传感器中，非本征光纤法布里-珀罗（EFPI）传感器应用最为广泛。1996年，Morin等人。利用54个EFPI传感器对极地级破冰船螺旋桨桨叶进行监测。1999年，大阪Katsuhiko等人。用EFPI传感器监测复合材料的固化应变。2003年，Luna innovations的Jennifer Elster演示了EFPI温度和压力传感器在波音飞机健康检测系统中的应用。加拿大Fiso公司研制了多套光纤法Perot应变测量仪，产品多次成功应用于大坝应变监测；加拿大ROCTEST公司研制了光纤白光F-P传感器，用于监测大坝内部应力、应变、结构振动、结构桥梁结构的损伤程度、裂缝的发生和发展，以及三峡工程、二滩工程、百色工程等新老大坝安全监测项目所推出的产品。

弗吉尼亚理工学院等研制了一系列基于光纤法布里-珀罗传感头结构和解调机理的光纤压力、温度、振动、加速度传感器，并将其应用于石油、电力等工业领域的温度和压力测量。

工业发展的现状与挑战

光纤传感技术的发展方兴未艾，国内外许多商业公司都在积极推动传感系统的商业化。据electronicast统计分析，到2017年，全球光纤传感器市场规模将达到38.9亿美元，2018年有望突破44.3亿美元。

中国也涌现出许多新兴公司。他们已经从专注于制造和封装独立的传感器逐渐转变为提供包括传感器和解调设备在内的智能光纤传感系统。他们已经从只关注传感领域本身，逐步转变为开放和提高上下游完整性，包括光源、调制、解调、数据采集等产业链：从根据用户需求开发系统，到为用户提供全套定制化解决方案。

随着云计算、云存储、大数据等新技术的诞生，光通信网络的传输速度和容量不断扩大，以及纳米技术和材料科学的不断发展，光纤传感技术面临许多新的问题和挑战，如对高速大尺寸传感器网络的需求，对微纳尺度超小型超轻型传感器的需求，以及对深空和深空的需求，对海洋、深空等极端环境的应用需求。因此，在当今时代，光纤传感仍然是一个具有挑战性的研究领域。在与新材料、新技术的碰撞中，必将迸发出新的活力。