中國計量測試學(xué)會
青年人才培養(yǎng)典型案例 ——面向高端裝備和重大基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)監(jiān)測的光纖傳感器
發(fā)布時間：2020-06-15 15:29:41
一、引言
中國計量測試學(xué)會發(fā)揮平臺優(yōu)勢，提供橋梁、支撐和保障作用，幫助青托人才解決在進(jìn)行專業(yè)領(lǐng)域研究時的難題，鼓勵他們在尖端、重要的專業(yè)領(lǐng)域奮力前行。在此以何巍案例為例。
光纖傳感技術(shù)一問世就受到極大重視，幾乎在各個領(lǐng)域得到研究與應(yīng)用，成為傳感技術(shù)的先導(dǎo)，推動著傳感技術(shù)蓬勃發(fā)展。光纖傳感技術(shù)是以光電子學(xué)器件為基礎(chǔ)、以光纖通訊和集成光學(xué)的技術(shù)為前提創(chuàng)造性地發(fā)展起來的。近年來，隨著研究的深入和技術(shù)的創(chuàng)新，光纖傳感技術(shù)取得了較快的發(fā)展。光纖傳感器及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍很廣，幾乎涉及國民經(jīng)濟(jì)和國防上所有重要領(lǐng)域和人們的日常生活，尤其可以安全有效地在惡劣環(huán)境中使用，解決了許多行業(yè)多年來一直存在的技術(shù)難題，具有巨大的市場需求和研究意義。
二、案例描述
面向高端裝備和重大基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)監(jiān)測的實際應(yīng)用需求，何巍結(jié)合光纖傳感新原理、新材料和器件成型新工藝，開展了新型光纖傳感器研究。重點研究基于飛秒激光的高強度光柵刻寫技術(shù)、多芯光纖光柵刻寫方法與工藝、耐高溫光纖傳感器設(shè)計與制作、傳感器高可靠性封裝，實現(xiàn)了新型傳感器精密成型。
（1）多芯光纖光柵制備方法及工藝：研究多芯光纖光柵高效制備的激光加工方法及工藝，包括顯微鏡頭定位方法、飛秒激光加工頻率及能量密度設(shè)置、激光掃描位置及方式選取、工藝方法及規(guī)范。成功實現(xiàn)在單模光纖中平行刻寫3條光纖光柵。
（2）特種光纖傳感器設(shè)計制作及極端環(huán)境測試：采用特種光纖制作傳感器，研究了藍(lán)寶石光纖光柵及再生光纖光柵高溫特性、純石英光纖抗輻照特性、特種保偏光纖無源器件的矢量特性、光子晶體光纖的微流道特性、光纖在線干涉結(jié)構(gòu)特性等，開展高濕度、超低溫 （-196℃）、超高溫（1500℃）、腐蝕性、高振動頻率等極端環(huán)境下傳感器性能測試。
（3）傳感器封裝及增敏去敏新方法：研究了光纖光柵與復(fù)合材料結(jié)合機理與力學(xué)傳遞特性，解決光纖光柵陣列封裝一致性與均勻性問題。結(jié)合不同熱膨脹系數(shù)、不同彈性模量功能性材料、新型金屬及復(fù)合材料，研究封裝和增敏去敏新方法及器件結(jié)構(gòu)。
（4）高速大容量解調(diào)及信號處理：重點研究了光纖光柵傳感器的復(fù)用波長編碼技術(shù)、基于線陣CCD的光譜解調(diào)技術(shù)、基于微納制造的微型解調(diào)系統(tǒng)及光源集成技術(shù)等。通過光纖光柵的復(fù)用波長編碼技術(shù)提高傳感器的測量精度；通過解調(diào)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化、光譜信號采集解調(diào)硬件系統(tǒng)及配套數(shù)據(jù)采集軟件開發(fā)，實現(xiàn)光纖光柵傳感器的高速高精度解調(diào)。
（5）基于光纖傳感新原理和新材料的傳感器設(shè)計：借助實驗室微納加工設(shè)備（如：飛秒激光加工、等離子刻蝕、電子束曝光及刻蝕等），研制具有新功能、替代傳統(tǒng)電學(xué)、高度集成的傳感器應(yīng)用于大型裝備設(shè)施。
通過以上研究，何巍建立了符合高端裝備和重大基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)監(jiān)測應(yīng)用需求的新型光纖傳感器，為光纖傳感技術(shù)與系統(tǒng)的廣泛工程應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐。
三、主要成效
自從2017年入選“青年人才托舉工程”計劃以來，依托青托平臺，何巍在各方面都取得了較大的提高和進(jìn)步。通過參加學(xué)會組織的學(xué)術(shù)交流活動，有幸得到了很多專家的悉心指導(dǎo)，令人受益匪淺，提高了學(xué)術(shù)視野和水平；通過學(xué)會的組織，也結(jié)識了很多優(yōu)秀的青年科研工作者，在廣泛交流過程中，共同瞄準(zhǔn)學(xué)科前沿和應(yīng)用需求，通過學(xué)科交叉提出新原理、新方法，取得突破性創(chuàng)新成果，努力做到層次互補、交叉配合、共同提升。
在“青年人才托舉工程”項目的資助下，重點開展了光纖傳感系統(tǒng)和光纖激光方面的研究，以第一作者發(fā)表及錄用與該研究方向相關(guān)學(xué)術(shù)論文21篇，其中SCI論文20篇，EI論文一篇（封面文章），申請發(fā)明專利20項，已經(jīng)獲得授權(quán)專利5項。2018年評為碩士研究生導(dǎo)師，2018年獲評中國光學(xué)工程學(xué)會第三屆全國光學(xué)工程學(xué)科優(yōu)秀博士學(xué)位論文。
四、經(jīng)驗做法
充分發(fā)揮學(xué)會在專家資源和人才培養(yǎng)等方面的優(yōu)勢，打造優(yōu)勢科研平臺，顯著提升本學(xué)科在學(xué)術(shù)界及行業(yè)領(lǐng)域中的話語權(quán)、影響力。與國內(nèi)外知名院校聯(lián)合培養(yǎng)“青年人才托舉工程”入選者，合作舉辦學(xué)術(shù)會議，共同引領(lǐng)學(xué)科發(fā)展，承擔(dān)社會公共服務(wù)，更好服務(wù)社會，取得良好學(xué)科聲譽。
五、下一步工作考慮
充分借助學(xué)會優(yōu)勢資源，進(jìn)一步落實“幫傳帶、大手拉小手”培育模式，從“青年人才托舉工程”隊伍與平臺建設(shè)、人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會服務(wù)等方面不斷加強學(xué)科建設(shè)，與國內(nèi)外一流科研團(tuán)隊合作交流，提高人才隊伍學(xué)術(shù)視野和水平。
