光电技术与光纤传感实验室
课题组概述：
团队在国家973计划光纤传感项目首席科学家刘铁根教授带领下，主要从事光纤传感和光电检测技术等方面的基础和应用研究工作，包括光纤压力传感、光纤扰动传感、光纤声振动传感、光纤气体传感、光纤应变温度传感、光纤偏振技术、光微流体传感、光互连器件、光互连系统以及光纤智能传感网等。课题组深入开展光纤力热等多参量测试技术研究，以满足“深空、深海、深地”领域的尖端需求为目标，同时面向航空、航天、国防、水利、电力、建筑等多个涉及经济命脉与国家安全的重要领域应用。以光电技术与光纤传感实验室为主体，成立了天津大学光纤传感研究所、全国光学和光子学标准化技术委员会光纤传感分技术委员会、航天光纤传感研究协调联络组，并建有天津大学-中航工业凯天光纤传感联合研究中心和天津大学-浦口光纤传感协同创新中心，开展产学研的深度合作与区域合作，推动技术成果转化。
课题组主要研究方向和成果：
- 航空光纤压力传感技术：结合光纤技术和微加工技术研制了新型光纤压力传感器，基于偏振技术和低相干技术实现了高稳定性光纤解调模块，提出了单色频率绝对相位解调算法和任意极值算法，有效地增强干涉条纹畸变能力，从而提高了解调精度。压力是飞机的重要监测参数，直接关系到飞机飞行性能和安全。本研究对满足国家这一重大需求具有重要的意义。
- 航天光纤应变、温度、声振动传感技术：针对航天热真空环境，通过研究新型封装技术、高灵敏度光纤声振动传感高器，在高真空度、冷黑环境实现光纤温度、应变和声振动传感。航天结构健康监测是降低卫星等航天器在轨故障、保证长寿命的重要保证，温度、应变等是重要的航天结构健康监测参数。本研究为光纤传感技术进一步在航天的应用奠定了基础。
- 光纤周界安全监测：利用双向非对称激光干涉结构检测沿途铺设的异常振动信号，有效地检测出沿线发生的各种情况，监控长度大于80km，并可实现异常信号的精确定位，定位精度优于20m，且与视频联动。在航天、航空及军事基地等有广泛应用前景。
- 光纤有源内腔气体传感：通过将气室放入激光谐振腔内，微弱光信号在谐振腔内往返振荡形成激光的过程中，多次经过待测气体，从而将较小的长度气室实现成为很大的有效吸收光程，极大的提高了气体传感灵敏度。
- 光纤旋转连接技术：该技术可用于制作通过一个相对旋转的耦合面来传输信号的连接装置，广泛应用在军事、航天和工业领域，如海底机器人与控制船之间、雷达天线和它的车载信号处理系统之间、战车的旋转塔台与车体内控制台之间、焊接机器人与控制台之间、远程机械的输入输出设备与控制台之间的连接及航天器追踪、火箭导航等等。目前实验室已经研制出多种形式的光纤旋转连接器。
- 白光保偏光纤检测技术：采用白光干涉技术对应力场引起的双折射保偏光纤内部的分布式偏振模式耦合进行理论分析和定量检测。由偏振模耦合的强度计算应力的大小，由双折射引起的两个正交的偏振模的光程差计算应力的位置。根据保偏分布的情况，该系统可设计成分布式应力传感器。
- 探索基于新材料和新原理的光纤磁场传感器。针对光纤对电、磁场不敏感的问题，利用磁流体、超磁致伸缩材料、特种光纤等来实现光纤对磁场的增敏，通过设计合理的结构和检测方法来提高探测的灵敏度，实现对电流、磁场等的高灵敏度光纤传感。
课题组承担项目（部分）：
- 国家重点基础研究发展计划 （973计划），“新一代光纤智能传感网与关键器件基础研究”，2010-2014
- 国家重大科学仪器设备开发专项，“光纤力热复合测试仪开发和应用” ，2013.10-2017.09
- 国家海洋局项目，“高精度海洋光纤压力监测传感器”，2014.10-2017.12
- 国家自然科学基金仪器专项，飞机大气压力光纤传感阵列监测仪，2013-2106
- 教育部科学技术研究重大项目，飞机大气压力数据嵌入式系统基础理论及应用研究，2013-2015
- 国家自然科学基金，基于WGM的多通道光微流体生物传感技术研究，2011-2013
- 国家自然科学基金，基于铒镱共掺光纤的有源内腔式混合气体传感技术研究，2012-2014
- 国家自然科学基金，高分辨率、宽范围的便携型光纤CARS 显微激发源研究，2014-2017
- 国家自然科学基金，全光纤镱波段信号辅助高功率铒镱共掺脉冲放大器的研究，2012-2014
- 国家自然科学基金，干涉法测量云粒子谱分布的理论和实验研究，2013-2016
- 国家自然科学基金，基于白光频域干涉的高偏振消光比检测理论和实验研究，2013-2015
- 国家自然科学基金，利用圆锥折射逆效应的多路光信号旋转传输技术的研究，2014-2017
- 天津市科技支撑计划重点项目，高精度大气压力光纤传感系统，2011-2013
课题组荣誉和获奖
- 刘铁根教授为973计划首席科学家，国家重大科学仪器设备开发专项项目负责人，2010获国务院政府特殊津贴，2012年度全国优秀科技工作者，2010年度天津市劳动模范
- 2013年天津市技术发明一等奖
- 2008教育部科技进步一等奖
- 2008中国仪器仪表学会科学技术奖一等奖
- 2007天津市自然科学二等奖
- 2011中国专利优秀奖
- 2011天津市专利金奖
课题组专利情况
1.授权中国发明专利46项
2.申请四项PCT国际专利
课题组仪器设备简介
拥有准分子激光器(Tuilaser，248nm，200Hz，18mJ)，航空级大气压力测试设备，皮秒光纤激光器，Agilent光谱分析仪(600-1700nm)，HR4000CG微型光谱仪(Ocean Optics, 200-1100nm), Agilent可调谐激光器，藤仓保偏光纤熔接机，1060nm光纤放大器，电控光纤延时线，纳米位移台，电控偏振控制器，偏振度计（分辨率0.2%，准确度0.5%，），消光比计（动态范围50dB,分辨率0.3dB）,偏振分析仪（偏振态测量精度0.3º）, 台式SLD光源（中心波长为1310nm和 1550nm），Agilent任意函数发生器、SR844射频数字锁相放大器和RSoft软件等。
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