新方法可让光纤自主识别周围材料

▲EPFL实验室的科研人员。

近年来，光纤常作为传感器来检测温度以及压力的变化，比如温度计和人造神经。这种技术在桥梁和天然气管道等结构中也特别有用。

瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）研究人员提出了一种新方法——通过在光纤中产生声波，可以使光纤自主识别它们是否与液体或固体进行接触。工程学院教授Luc Thevenaz领导的光纤光学集团(GFO)主导完成了该研究，并于7月31日在《自然通讯》上发表了研究结果。

宽度不超过一根头发的由玻璃制成的光纤所传输的光根据四个参数而变化：强度、相位、偏振和波长。当纤维被拉伸或温度改变时，这些参数就会改变，使纤维能够像传感器一样检测到结构中的裂缝或异常温度。但到目前为止，如果没有光线从纤维中逸出，科学家就无法确定纤维周围发生了什么。

EPFL开发的方法是利用光纤内产生的声波。这是一种能从纤维的壁上反弹的高频率的波。根据波接触的材料不同，该回波会出现在不同的位置，在光纤上留下印记，当光束离开光纤时可以读出这个印记，这使得绘制出光纤的周围环境成为可能。印记十分微弱并不会干扰在纤维内部传播的光。该方法可用于感知光纤周围发生的情况，同时发送基于光的信息。

研究人员将纤维先浸没在水中，然后浸在酒精中，最后将其暴露在室外。每一次，他们的系统都能正确识别周围环境的变化。“每一波脉冲产生的时间都很短。这种延迟反映在光束到达的时候。如果线路上有任何扰动，我们都能看到它们是什么，并确定位置。目前，我们可以将干扰定位在10米以内，但我们有技术手段将精度提高到1米。” Thevenaz解释道。

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编译：Coke 审稿：阿淼   责编：程建兰   

期刊来源：《自然通讯》

期刊编号：2041-1723

原文链接： https://www.sciencedaily.com/releases/2018/07/180731092042.htm

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