中國計量測試學會
青年人才培養典型案例 ——面向高端裝備和重大基礎設施結構監測的光纖傳感器
發布時間：2020-06-15 15:29:41
一、引言
中國計量測試學會發揮平臺優勢，提供橋梁、支撐和保障作用，幫助青托人才解決在進行專業領域研究時的難題，鼓勵他們在尖端、重要的專業領域奮力前行。在此以何巍案例為例。
光纖傳感技術一問世就受到極大重視，幾乎在各個領域得到研究與應用，成為傳感技術的先導，推動著傳感技術蓬勃發展。光纖傳感技術是以光電子學器件為基礎、以光纖通訊和集成光學的技術為前提創造性地發展起來的。近年來，隨著研究的深入和技術的創新，光纖傳感技術取得了較快的發展。光纖傳感器及其網絡系統的應用范圍很廣，幾乎涉及國民經濟和國防上所有重要領域和人們的日常生活，尤其可以安全有效地在惡劣環境中使用，解決了許多行業多年來一直存在的技術難題，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設施結構監測的實際應用需求，何巍結合光纖傳感新原理、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、多芯光纖光柵刻寫方法與工藝、耐高溫光纖傳感器設計與制作、傳感器高可靠性封裝，實現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置、激光掃描位置及方式選取、工藝方法及規范。成功實現在單模光纖中平行刻寫3條光纖光柵。
（2）特種光纖傳感器設計制作及極端環境測試：采用特種光纖制作傳感器，研究了藍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、光纖在線干涉結構特性等，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合材料結合機理與力學傳遞特性，解決光纖光柵陣列封裝一致性與均勻性問題。結合不同熱膨脹系數、不同彈性模量功能性材料、新型金屬及復合材料，研究封裝和增敏去敏新方法及器件結構。
（4）高速大容量解調及信號處理：重點研究了光纖光柵傳感器的復用波長編碼技術、基于線陣CCD的光譜解調技術、基于微納制造的微型解調系統及光源集成技術等。通過光纖光柵的復用波長編碼技術提高傳感器的測量精度；通過解調光學系統設計及優化、光譜信號采集解調硬件系統及配套數據采集軟件開發，實現光纖光柵傳感器的高速高精度解調。
（5）基于光纖傳感新原理和新材料的傳感器設計：借助實驗室微納加工設備（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、替代傳統電學、高度集成的傳感器應用于大型裝備設施。
通過以上研究，何巍建立了符合高端裝備和重大基礎設施結構監測應用需求的新型光纖傳感器，為光纖傳感技術與系統的廣泛工程應用提供基礎支撐。
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步。通過參加學會組織的學術交流活動，有幸得到了很多專家的悉心指導，令人受益匪淺，提高了學術視野和水平；通過學會的組織，也結識了很多優秀的青年科研工作者，在廣泛交流過程中，共同瞄準學科前沿和應用需求，通過學科交叉提出新原理、新方法，取得突破性創新成果，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和光纖激光方面的研究，以第一作者發表及錄用與該研究方向相關學術論文21篇，其中SCI論文20篇，EI論文一篇（封面文章），申請發明專利20項，已經獲得授權專利5項。2018年評為碩士研究生導師，2018年獲評中國光學工程學會第三屆全國光學工程學科優秀博士學位論文。
四、經驗做法
充分發揮學會在專家資源和人才培養等方面的優勢，打造優勢科研平臺，顯著提升本學科在學術界及行業領域中的話語權、影響力。與國內外知名院校聯合培養“青年人才托舉工程”入選者，合作舉辦學術會議，共同引領學科發展，承擔社會公共服務，更好服務社會，取得良好學科聲譽。
五、下一步工作考慮
充分借助學會優勢資源，進一步落實“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、人才培養、科學研究和社會服務等方面不斷加強學科建設，與國內外一流科研團隊合作交流，提高人才隊伍學術視野和水平。
