1 引言

光纤传感(OFS)是20世纪70年代后期发展起来的传感技术。该技术利用外界物理量引起的光纤中传播的光的特性参数(如强度、相位、波长、偏振、散射等)变化,对外界物理量进行测量和数据传输。OFS具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、安全性高(无电火花,可在易燃、易爆环境下工作),传感器端无需供电、耐高温,以及便于组成传感器网络、融合进物联网等优点,在极端环境下能完成传统传感器很难甚至不能完成的任务,扩展了传统传感器的功能,因此OFS作为一种新型传感器受到了研究者的重视,并得到广泛的研究和应用。目前世界上已有各类OFS上百种,伴随新的机理及特种光纤、专用器件和新技术不断问世,其性能指标不断提高,更多的应用不断出现,显示了OFS具有广阔的应用前景。

中国在20世纪70年代末已开始研发OFS,其进展随同国际OFS事业发展的起伏而前行。中国OFS的发展始终充满了机遇和挑战,到21世纪初,基于OFS实用化、微型化、网络化以及应用领域的扩大,中国OFS事业开始进入发展的新时期。只有努力做到基础研究和实际应用相融通,科研开发和企业生产相贯通,加速科研成果转化为现实生产力,走产业化发展道路,OFS事业才有前进的推动力和旺盛的生命力。本文将概述中国OFS从起始至今40年的发展历程,进行回顾、总结和展望。

2 回顾

自1970年美国康宁公司成功研制出可实用的石英光纤后,光纤在光纤通信和OFS两方面的应用开始被研究。20世纪70年代末,国际上OFS技术刚刚起步,中国不少高校和科研单位就紧跟着开展对这种新型传感器的研究,至今已有40年。中国的OFS事业虽起势迅猛,却历经曲折,走过了一条不平坦的道路,大致可以分为三个阶段:1)从20世纪80年代初到90年代中期,OFS的研究发展迅速,形成一个小高潮;2)从20世纪90年代中期到21世纪初,OFS的研究处于发展缓慢的阶段;3)从21世纪初至今,OFS的研究处于新阶段,开始走产业化道路,迎来新的发展高潮。

2.1 第一阶段:发展迅速和制定国家规划

国际上OFS在20世纪70年代后期兴起,一开始就显现出很大的吸引力。基础研究不断创新,学术活动十分频繁;应用领域不断开拓,相关产值每年以30%的速度增长。当时,这些情况引起了中国学术界和产业部门的广泛重视,很多科研机关、高等院校和产业部门迅速跟进。中国OFS具体的实验研究工作于20世纪70年代末、80年代初逐步开始。当时,中国有关OFS的研制工作主要在高校和研究所进行,广大研究人员克服种种困难开展工作,不仅认真学习国外的方法与技术,而且敢于探索自己的新方法与技术,进行了多种类型OFS的研制,并试图将其进行推广应用。

此时,中国开展研制的OFS已种类繁多,并取得了初步成果,OFS应用研究涉及电流、电压、电场、磁场、温度、水声、压力、位移、振动、速度、转动、流量等物理量的检测,国际上几种主要类型的OFS均有单位在研制^[1]。初期还只局限于借助与利用光通信的光纤及其器件来研究基本的传感特性,不久国内就有单位开始研制专用于OFS的光纤、有源和无源器件,有力地推动了有关研究工作,这是中国光纤传感进入深入研制的标志。

在这一阶段,中国OFS的研制呈现出迅猛发展的态势,主要体现在两方面:

1) 国家重视和制定OFS国家规划与任务

在改革开放初期,事业的发展能否得到国家的重视和政策导向是极其必要和重要的,尤其是在中国OFS事业从无到有、从小到大的早期发展阶段,特别需要国家的支持和推动。

为了推动中国OFS行业的形成,在清华大学等单位专家的建议下,国家科委新技术局于1983年9月在江苏扬州召开了光纤传感器及其应用发展预测座谈会^[1],其反映了中国OFS当时的研究水平,又于1985年1月在北京召开光纤传感技术发展规划座谈会,两次座谈会均由清华大学电子系承办。在集思广益的基础上,国家科委新技术局制定了《光纤传感技术“七五”发展规划(草案)》。

《光纤传感技术“七五”发展规划》明确了方向,并确定攻关子课题12项,内容涉及OFS的几个主要类型,以任务驱动科研,由此极大地推动了中国OFS行业的发展。此后,机械工业部仪表局、电工局、电子工业部以及上海、武汉、杭州、江苏、安徽等省市,先后制定了“七五”期间的OFS发展规划。国家科委于1987年4月制定的《传感器发展政策》确定了必须大力发展传感器技术,特别是把新型传感器技术作为优先领域予以发展^[2]。由此可见,中国OFS事业的发展离不开国家的支持,列入国家规划是OFS得以起步极为关键的举措。

2) 成立学术组织和召开学术会议

在中国OFS的早期发展阶段,研究人员多是自发的、个体的,散见于高校和科研单位的实验室内,各自为战,虽有成绩,但难以取得大成果。因此,加强学术交流,相互学习和借鉴,相互了解和沟通显得尤为迫切。

技术的进步需要将各种力量组织起来。为进一步推动中国OFS的发展,建立全国性OFS学术组织十分重要。在清华大学等有关单位的倡议下,1985年11月在南京仪器仪表研究所成立了光纤传感专业委员会,它是中国仪器仪表学会仪表元器件分会下属的一个专业委员会,与此同时还成立了一个光纤传感技术情报协作组,这是中国第一个OFS学术组织,起到组织者的作用。

在光纤传感专业委员会和情报协作组的主持下,多次全国性OFS学术交流会得以召开。在1985-1993年之间,共召开了5次国内和2次国际OFS学术交流会,以及3次光纤传感培训班^[3-16]。1988年11月中日光纤传感专业委员会在北京联合举办了OFS学术交流会,1991年10月国际光学工程学会首次和中国在武汉联合举办了OFS学术交流会,这两次会议都获得国家自然科学基金委的资助。文献[ 12]为会议文集,较全面地反映了中国当时OFS的研究水平,展现出中国OFS研究的积极态势,对广泛开展OFS研究起到了很好的促进作用。

2.2 第二阶段:技术和市场不成熟,陷低谷

20世纪90年代中期,中国OFS的研究进入一个小高潮后不久,OFS的发展逐渐显露出动力不足而进入发展低潮。

这段时间中国OFS事业的发展变缓,这既有外在原因,也有内在因素。外在原因主要是中国在继续进行改革开放时,工业的深入发展遇到一定的困难;此外,这一时期光纤通信迅速发展,光通信市场需求急剧增长,国家规划制定和投资部门及光纤技术研究单位纷纷转向了光纤通信,从而减小了对OFS的投入。内在因素则是OFS还处于发展初期,技术不成熟、工艺不完善、应用不过关,以及元器件价高质低,难以满足实际需求,没有打开市场。尤其是光通信已影响到千家万户,而人们对OFS却知之甚少,这也大大妨碍了OFS的推广。

在这一阶段,中国OFS的研制还存在多方面的问题,可概括为技术和市场两方面。一个产业的发展,技术优势是推动力,市场需求是牵引力。中国OFS的研制在技术上尚不成熟,与传统传感技术相比并无优势可言,并且难以满足实际的应用和市场的需求,因此OFS的发展走入低谷是必然。这主要表现在:

1) 光纤传感器不达标,尚不能在实际应用中得到认可。在初期,特殊专用的元器件大多由研究者自己研制,其性能、质量难于符合使用要求,且制作工艺落后,批量少、成品率低、成本和价格高。因此大大影响了技术和系统的研究和使用,真正能够投入使用的OFS少之又少,很难适应实际环境。

2) 光纤传感技术不过关,尚不能在工程使用中得到认可。OFS技术具有一些传统传感技术不能比拟的优点,但这只是预测与估计,在早期的应用中未能体现,其应有特色也没有在应用中突显。例如:OFS灵敏度高,但信噪比、稳定性低;其抗电磁干扰强,但可靠性差、受温度影响大,因此其潜力未被挖掘出来;加之使用不方便、性价比较低等,使得OFS不适用于工程中。

3) 光纤传感系统不成熟,尚不能在市场需求中得到认可。例如:那时国内的油库安全十分重要,全凭人工检测,且管理水平较低,使用高精度、安全的OFS检测系统应是最佳方案。文献[ 15]表明当时研制出的光纤油罐检测系统已能满足技术指标,但由于人工检测成本低,以及其他一些因素,此系统难于推广使用。

这一段时间的低潮可以归因于技术不成熟、市场不成熟、国家不重视。然而,中国OFS的研究和发展并未止步不前。许多有志于光纤传感事业的人,面临如此困境没有气馁,而是更加埋头苦干,潜心做更扎实、细致的研究。大家仍在坚持,打好基础、突破难点、寻找应用的市场,并坚信中国OFS的春天终会到来。

2.3 第三阶段:进入市场,走产业化道路

凭借OFS固有和潜在的性能优势,其走出低谷进入新的高潮是必然的。中国OFS现在已进入新的发展阶段。究其原因,一方面是内部原因,OFS技术本身已有很大提高,进入了实用化阶段,不少OFS系统已可满足市场实用的要求。另一方面是外部原因:

1) 国家各个层面的重视。进入21世纪以来,传感器作为国民经济的基础产业,在国家的各个层面得到了越来越多的重视。各级政府已经认识到必须大力发展中国自己的传感器技术,开始加大对传感器的投入。同时,随着整个光通信行业日趋成熟,光纤通信技术进入平稳发展,而市场竞争加剧。许多光纤和有关元器件的生产单位纷纷将目光转向OFS,很多投资者也看好OFS市场。这就给OFS带来了资金和推动力,使OFS走出低谷,带来了促进发展的新局面。

2) 市场需求开始呈现。随着中国经济建设的飞速发展,开始实施创新驱动发展战略,突破更多技术瓶颈需要大力孕育高新技术,其中OFS也逐步得到青睐。随着许多行业、领域的技术进步,有关技术条件得到改善,对高新技术的需求日益增加,如油罐检测的自动化、电力行业(建设超高电压和特高电压、长距离输电线路)、大跨度桥梁、水利大坝等大型构件的安全与健康状况的实时及在线监测,以及**安全等,均对OFS提出了愈来愈多的需求,也给其应用开发带来了极好的拓展机遇。

在中国OFS发展即将开始新阶段之际,“光纤传感与光电器件学术交流会”于2004年7月在河北秦皇岛燕山大学召开^[17],这是一次很重要的学术会议,反映了当时中国OFS的研究水平。自1993年后,学术交流已经停顿了10年^[16],这是恢复国内OFS学术交流的第一次会议。中国OFS在进入低潮期间,研究开发并未停止,而且在实践中越来越深刻地认识到,OFS的进一步发展必须走产业化道路。因此,参会者们在这次会上形成共识,OFS的深入研究必须与实际应用相结合、与市场需求相结合,而要中国OFS事业具有生命力并得到深入发展,当前十分重要的举措是有更多的企业加入。基于此,会议决定将学术交流会更名为“光纤传感器的发展与产业化论坛”。

“第一届光纤传感器学术会议暨产业化论坛”于2005年6月在浙江平湖清华大学长三角研究院召开,该论坛是中国从事OFS研发和生产的同行之间的大联合,是加强沟通和交流合作的大平台,是中国OFS事业发展的又一个节点,也是进一步发展的新起点,开启了OFS的产业化道路^[18]。

2010年6月,第五届“光纤传感器学术会议暨产业化论坛”在广州暨南大学举行^[19]。这次论坛是在总结过去几年国内外光纤传感器研究和产业化发展的基础上,共同讨论中国OFS的发展对策。针对国家“十二·五”中长期发展规划的指导思想,参会者们讨论了今后的发展方向和举措;为提升中国OFS发展与产业化的国际影响力,做出了加强国际学术交流、同国际OFS大会接轨的决策。

2017年10月,在北京召开的第十届“光纤传感学术会议暨产业化论坛”反映了中国OFS最近的研究成果。文献[ 20]表明,中国OFS除实验室研究成果外在产业化方面也取得了可喜的成绩,在机械、电力电子、航天航空、石油化工、环保、医疗和食品安全等领域的在线检测、故障诊断和自动控制等方面,得到了卓有成效的运用和推广。企业的加入和市场的进入是这一阶段最大的特点和亮点。

3 现状

经过40年的努力,OFS已经成为中国传感器领域的一个重要分支,成为现场在线监测的重要手段,应用于越来越多的行业,并正在渗透于新的不同的应用领域。中国OFS已取得长足的进步,其当前的发展状况是:具备研究开发各类OFS的基础,有广阔的国内市场;具备研究开发的交流平台,并加强了与国际的学术交流,开始走向世界;已成为世界上最主要的OFS产品应用市场,显现出了旺盛的生命力和良好的市场前景。当然在发展中还存在不少问题和困难,有待于继续努力加以解决。

3.1 打下研发基础

目前几乎所有的OFS都可以国产提供,并达到与国外产品接近或相当的技术指标。中国OFS的技术研究和应用开发基础扎实,主要体现在以下两个方面。

3.1.1 典型OFS技术及其应用

1) 光纤Sagnac干涉仪及其在陀螺领域的应用。较早投入大量实际应用的光纤传感器是基于光纤Sagnac干涉仪的光纤陀螺(FOG),于1976年由美国犹他大学Vali和Shorthill提出。FOG具有重要的军用价值,很快成为光纤传感领域的研究热点并快速发展。中国FOG技术始于80年代^[21],1980-1990年为国内FOG原理和方案的研究阶段。北京航空航天大学、上海交通大学、上海航天803所等单位开展了开环、闭环和谐振FOG研究,其中北京航空航天大学张维叙教授开展了基于电光调制器的闭环FOG研究,研制出闭环光纤陀螺样机^[22-23]。在1990-2000年间,国内主要开展了开环和闭环FOG原型样机的研究^[24-26],突破了全数字闭环检测技术^[27-28]。同时,中国电子科技集团公司第四十六研究所、北京玻璃研究院、中国电子科技集团公司第四十四研究所分别完成了保偏光纤、超辐射光源、探测器和Y波导调制器等关键器件的研发,为FOG的国产化和工程化提供了器件基础。2001年,北京航空航天大学与中国航天科工066基地合作,成功完成了FOG首次实弹打靶实验,是中国FOG进入实用阶段的里程碑。2001年至今为高精度、新型FOG研发和工程应用阶段^[29],北京航空航天大学率先开展基于掺铒光纤光源(SFS)的高精度FOG的研发^[30],哈尔滨工程大学研制出高精度光纤白光干涉仪,用于高精度光纤陀螺Y波导和光纤环的测试与评价^[31]。为满足空间和其他高精度制导导航控制系统对高精度、抗辐射FOG的迫切需求,基于实心保偏光子晶体光纤和掺铒光子晶体光纤,研制出不同于国外空心光纤方案的干涉型光子晶体FOG原型样机^[32]。国内多家单位也相继开展相关技术研发,其中北京航空航天大学^[33]和北京时代光电科技有限公司研制的光子晶体光纤陀螺已进入卫星搭载实验阶段。同期,国内谐振型FOG(R-FOG)技术也取得了较大进展^[34-35],正从原理演示向原理样机发展。现在,国内FOG的最高精度已达10^-4 h^-1量级,形成高、中、低精度系列产品,广泛应用于“海陆空天”和民用领域。北京航空航天大学张维叙教授在中国FOG技术领域做出了杰出贡献,于2016年第九届中国光纤传感学术会议暨产业化论坛会议上被授予“终身成就奖”。

2) 光纤迈克耳孙、马赫-曾德尔干涉仪在水声探测、石油勘探、地声探测方面的应用。中国从“八五”开始支持光纤水听器技术研究,在关键光纤元器件取得突破的情况下,开展光纤水听器探头及系统研究^[36],于2000年在南海成功进行了中国光纤水听器首次海上实验,标志着光纤水听器技术已从理论研究走向海上实验研究。之后国家加大投入,多家单位开展了光纤水听器技术研究^[37-38]。经过近20年的发展,目前设计定型了多款光纤声压水听器^[39-41]、光纤矢量水听器探头^[42-44],同时攻克了基于波分、时分和空分复用的混合复用^[45-46],大规模多通道全数字光电信号检测、远程传输光放大和非线性抑制^[47-48]、超窄线宽光源^[49]等关键技术,研制出用于石油地震勘探^[39-40]以及海洋的岸基、拖曳、潜标等多种应用形式的光纤水听器阵列^[50],其在中国石油地震勘探、海洋物理研究、海洋环境监测、海洋资源勘探和水下预警探测等领域发挥了重要作用。

3) 光纤光栅传感技术及其应用。光纤光栅传感器是一种典型的波长调制型光纤传感器,具有抗干扰能力强、传感探头尺寸小及结构简单、应用广、测量结果重复性好、便于构成传感网络、可进行绝对测量(光栅定标后)、便于形成规模生产等明显的优点。光纤光栅传感器得到推广应用的难点是:对波长移位的检测需要用较复杂的技术和较昂贵的仪器,需要大功率的宽带光源或可调谐光源,检测的分辨率和动态范围也受到一定限制等。国际上光纤光栅用于传感的报道出现不久,中国就有光纤光栅的论文发表,也陆续出版了若干专著^[51-57]。

光纤光栅传感技术有多方面的应用,早期主要应用于工程结构健康监测领域^[51-55],同时也可应用于多光栅复用方面,解决了光纤光栅传感技术难以大容量多点探测的难题,在火灾监测领域取得卓有成效的应用,实现了火灾探测所需的高速探测与解调^[58],以及20 km距离无中继的火情探测。在产业化发展和应用过程中,光纤光栅传感器的制造工艺和批量生产问题得到解决,实现了产业化,并且国家标准《线型光纤感温火灾探测器》和湖北省地方标准《光纤光栅感温火灾报警系统设计、施工及验收规范》已形成。光纤光栅传感器的应用解决了井下高温高压监测、地震波检波和地震物理模型成像等测井研究领域的一系列问题^[59-62]。

光纤光栅传感技术的另一项重要发展是:针对地球物理学研究中地壳微弱形变观测的高精度光纤应变传感器。近年来,上海交通大学在地壳微弱形变观测的高精度光纤应变传感技术方面取得了一系列重要进展与成就,提出了基于Pound-Drever-Hall技术的光纤法布里-珀罗(F-P)干涉仪/相移光纤光栅解调方案^[63]和射频强度调制边带探测技术^[64],将准静态频段应变信号测量分辨率提升至亚纳应变(10^-10ε)级;通过实时双闭环控制技术,进一步提高了测量分辨率并拓宽了响应频带,实现了在大于100 Hz高频响应下10^-11ε级的准静态应变分辨率^[65]。深圳大学开展了利用飞秒激光制备光纤光栅的研究^[66],实现了光纤光栅的并联和串联集成,并成功制备出耐高温的光纤光栅^[67]。

武汉理工大学近期的研究表明,在特种光纤/微结构光纤上在线连续写入光栅,可将特种光纤/微结构光纤的特点与在线连续制备光栅的优势相结合,制备出多种新型光纤器件^[68-73],该研究既具有理论意义,又具有实验价值。在连续光栅阵列的解调方面,可以进行超大容量的波分/时分复用多波长在线光栅阵列的解调,实现对10⁴多个反射率低至-40 dB的超弱光栅阵列的解调,采用波分和时分混合复用的方式,可以连续复用6000多个光纤光栅^[74-79]。

4) 分布式OFS技术及其在智能结构与建筑领域的应用。光纤分布式传感技术在长距离连续传感方面具有不可替代的优势,在周界安防、石油电力、交通运输、大型结构等领域具有广阔的应用前景。

基于Raman效应的温度分布式测量技术是成熟较早的分布式FOG技术之一。光纤所处空间各点的温度场调制了光纤中背向Raman散射的强度,利用光纤的光时域反射(OTDR)技术对测温点进行定位,实现了光纤分布式温度传感。从20世纪90年代开始,国内一些高校就开展了相关研究。中国计量学院在分布式光纤Raman温度传感技术方面进行了深入、系统的研究^[80-81],并且实现了产业化。市场上已有非本征型法布里-珀罗干涉仪型系列短程、中程和长程分布式光纤Raman温度传感器产品和高精度、高空间分辨率的分布式光纤Raman温度传感器产品。

与国际相比,中国在分布式Brillouin FOG方面无论是学术研究还是产业化起步都较晚。但是,近年来随着国内研发实力的增强,公共安全和工业现代化驱动着分布式FOG产品的发展,使其持续走高,从而助推了相关产业的快速发展。国内开展分布式Brillouin FOG研究的单位包括:哈尔滨工业大学^[82-86]、电子科技大学^[87-89][重点研究Brillouin光时域分析(BOTDA)]、南京大学^[90-92]、浙江大学^[93-94]和中国电子科技集团公司第四十一研究所[重点研究Brillouin光时域反射计(BOTDR)]等。近年来,不少研究单位取得较好成果。电子科技大学提出基于随机激光的分布式放大方法^[95],将其应用于分布式FOG距离的提升,使无中继BOTDA的传感距离达到154.4 km(温度精度为±1.4 ℃,空间分辨率为5 m)^[96],为无中继传感距离的拓展提供了新思路。哈尔滨工业大学突破了核心技术,获得了最高2 cm空间分辨率的国际先进技术指标^[97]。清华大学对其中的偏振问题进行了较全面深入的研究^[98-100]。

同时,中国在光频域反射(OFDR)技术领域也不断取得进步。在摆脱长距离测量时OFDR技术对激光器相干性的严格要求、克服OTDR技术存在的动态范围不足方面,具有代表性的是混沌激光器的使用方案^[101-103],以及时间门数字域OFDR(TGD-OFDR)技术方案^[104-105]。2008年太原理工大学提出用混沌激光器作为信号光源,证实OFDR技术可实现高空间分辨率和较大动态范围^[101]。2012年天津大学采用常规OFDR实现了12 km测量距离下5 cm的空间分辨率以及2 kHz的频率响应^[106]。2015年电子科技大学采用全光纤混沌激光器,实现了100 km测量范围内8.2 m的空间分辨率^[102];上海交通大学采用TGD-OFDR实现40 km测量距离下3.5 cm的空间分辨率以及600 Hz的频率响应^[105]。2017年中国科学院半导体研究所使用40 GHz带宽的混沌激光器,在47 km测量范围内实现了2.6 m的空间分辨率^[103]。2017年上海交通大学提出采用线性光采样技术进行接收,结合脉冲压缩技术实现了150 m测量距离下120 μm的空间分辨率^[107]。在应用方面,OFDR可以用于分布式振动测量,通过对信号进行频谱分析可以摆脱Φ-OTDR方式的脉冲重复频率对于频率响应的限制^[108]。

目前,中国已有数十个基于分布和准分布式的OFS系统在周界安防、石油电力、铁道运输等领域在线试运行。据国际FOG协会报道,中国已安装的分布式OFS系统占全世界已安装设备的11.3%。

5) 光纤F-P传感技术与应用。由于单点光纤传感器具有高灵敏度和较好的稳定性,光纤F-P传感技术在早期也得到了很好的应用。重庆大学较早开展了基于光纤F-P腔结构的光纤应变传感技术研究^[109-110],研制了光纤F-P型传感器的解调系统^[111],发展了光纤F-P型应变传感器串并联混合复用的离散腔长变换解调技术^[112]。电子科技大学和上海大学也开展了有关的研究,研发了高温F-P型光纤温度传感器^[113-114]。北京理工大学则研制了基于光纤F-P腔的光谱扫描解调器,并将其应用于光纤白光干涉测量系统中^[115-117]。

3.1.2 新型OFS技术与仪器发展

1) 新型OFS传感技术不断涌现。近几年来,中国学者在微纳光纤传感、高精度气体传感与纤维集成传感技术方面都取得了较大进步,成绩显著。

微纳光纤是近年来发展起来的、直径接近或小于传输光波长的一种新型光纤,具有尺寸小、光场约束能力强、倏逝场比例大、机械强度好、损耗低、弯曲半径小等特点,在制备灵敏度高、响应速度快、能耗低的紧凑型光纤传感器方面具有独特优势^[118]。当外界环境发生微小扰动(被测样品与倏逝波相互作用或折射率变化)时,通过散射、吸收、色散、发光等方式改变微纳光纤传输光的特性,可使输出光的强度、相位或光谱等发生变化^[119]。按照传感变量的不同,微纳光纤传感器可分为强度型传感器(可对光强或光谱的改变进行检测)和相位型传感器(可对相位的改变进行检测),其中典型的传感结构包括微纳光纤光栅^[120-121]、微纳光纤谐振腔^[122-123]、微纳光纤干涉器^[124-125]和微流控通道-微纳光纤集成芯片^[126-127]等。通过合理设计传感结构,微纳光纤传感器成功实现了对气体、液体以及温度、湿度、微应力、电流等的高灵敏度测量^[120],尤其在微量生化样品的测量方面展示出样品消耗低、灵敏度高、光功率低的特点。随着纳米科技的迅速发展,聚合物微纳光纤^[128-129]及其与量子点^[130]、金属纳米颗粒^[131]、石墨烯^[132]等新型功能化材料的结合,进一步促进了微纳光纤传感器的发展。迄今为止,国内外在微纳光纤传感器方面已经开展了大量研究,取得了一系列进展。从实用化角度来看,微纳光纤的大规模可控制备和微纳光纤传感器的集成与封装是亟需解决的问题。

基于气体光谱吸收伴生热效应的研究,中国学者提出并实现了基于光热光谱技术的高灵敏度空芯光纤气体传感器,香港理工大学的研究人员展示了测量下限为10^-9量级、动态范围近6个数量级的乙炔气体传感器^[133-134],这些性能指标比直接吸收型光纤气体传感器提高约3个量级。在此基础上,制备了基于石墨烯、聚合物等薄膜的光纤声波探头,并将其成功用于光声光谱气体传感^[135-137],通过对多种在近红外波段有吸收的气体进行测量^[138],实现了对氢气的高效测量^[139]。

将纤维集成光器件用于传感技术也取得了多方面的进展。纤维集成光器件技术的特点是将较复杂的光路和各种光学元器件微缩集成到一根光纤中,形成各种新型、微型、特种器件、组件和系统。基于这种想法,哈尔滨工程大学的研究人员采用双芯光纤可构建迈克耳孙干涉仪实现了加速度传感^[140-141]和折射率传感^[142],也可以实现液体流速的传感^[143]。这有别于其他OFS,因为迈克耳孙干涉仪的两臂所受到的影响都是相同的,所以这种集成式OFS将不受环境温度与压力的影响^[144]。此外,采用悬挂芯光纤构建了微流监测传感系统^[145-147];多芯光纤除了能够用于制备光纤光栅弯曲传感器外^[148],还能用于形貌传感与测量^[149-150]。这些不同结构的光纤拓展了新型OFS的应用潜力。

暨南大学的研究人员发展了双频干涉型OFS,将被测信息转换为双频光纤激光器拍频信号的频率变化,在无线电射频域进行信号解调,不仅编码方式可靠、抗干扰能力强,而且灵敏度高、解调成本低廉^[151],基于双频光纤光栅激光器的拍频调控方法,实现了外差干涉型OFS的频分复用^[152],并进一步实现了生物光声成像,将OFS推向生物医学成像应用领域^[153-155]。

2) 生物医学应用领域日益活跃。近年来,光纤表面等离子激元共振(SPR)传感、倾斜光栅等在生物学、医学、食品安全和石油化工等领域得到很好的应用。

光纤SPR传感技术对环境折射率的变化非常敏感,成为当前OFS领域的研究热点之一。光纤SPR传感技术克服了传统SPR技术检测系统体积大、仪器价格和维护成本昂贵、难于实现遥测及在线监测等局限,具备耐腐蚀、耐高温、抗电磁干扰、传输距离远等技术优点,可实现灵巧系统、在线遥测、响应速度快、特异识别功能强、分辨率和灵敏度高,及免标记生化测量等,有效地推动了SPR检测技术的发展和普及。

近年来中国在光纤SPR传感理论、传感器件、仪器化和实用化方面开展了一系列研究工作。北京交通大学研究了光纤光栅结构SPR传感理论,结果表明表面等离子激元模式的传播长度决定了光栅长度的阈值,在光栅长度接近阈值长度时可实现有效的模式耦合^[156]。东北大学采用银镜反应的化学方法研制了光纤SPR传感探头,相比传统的磁控溅射、蒸镀等物理方法,该化学成膜方法具有成本低、可操作性强等特点^[157]。深圳大学采用光纤侧面抛光镀银的方法制作了SPR传感器,研究了银镀层降解对传感器性能的影响^[158],提出基于相位解调的光纤SPR传感器^[159]。

天津大学研究了水溶剂温度对光纤SPR传感器的影响,针对SPR共振波长信号的降噪预处理,提出经验模态分解滤波算法^[160]。暨南大学研究了基于倾斜光纤布拉格光栅的SPR传感器,该类传感器具有高密度窄包层模共振峰和较大的吸收表面,分别对静态大气压力变化及大鼠尿蛋白进行了测量,获得10^-8 RIU的折射率分辨率和1.5×10^-3 mg·mL^-1的检出限^[161-162]。哈尔滨工程大学提出并研究了双芯光纤SPR传感器,利用双光纤纤芯模式有效地抑制了模式噪声,传感器灵敏度达5213 nm·RIU^-1;采用偏心光纤角度研磨技术,实现了一种具备多通道测量和自参考能力的分布式光纤SPR传感器^[163-164]。

大连理工大学在光纤SPR传感器的理论、实验和应用等方面取得进展,利用表面等离子激元理论设计了六角环形孔阵列、椭圆环形孔阵列等纳米SPR生化传感器件^[165-166];设计并实现了毛细管结构、倾斜光纤光栅、液晶填充空心光纤等多种光纤SPR传感元件^[167-168],研制了波长调制式、图像解调式等多种SPR检测系统^[169-171];利用分子印记技术制备了硼酸聚合物,对糖蛋白的检测灵敏度达0.2 μg·mL^-1[172];研制了基于智能手机平台等的便携式多通道SPR检测系统^[173-174],实现光纤SPR检测技术的系统化和实用化。这些研究有望逐步实现更高灵敏度、高可靠性、高集成度和功能复用的智能化光纤SPR传感系统。

3) 光纤F-P传感器呈现出多样性和独特的工程价值。光纤F-P传感器具有设计多样性、可以不拉伸光纤及耐高温等特点,基于光纤F-P传感器可设计出各种样式的传感器,尤其适用于压力、振动、声、折射率传感器的制作。光纤F-P传感器的信号解调包含基于激光干涉测量技术的相对测量和基于白光干涉测量技术的绝对测量。相对测量用于测量动态信号或信号的变化量,绝对测量获取的是干涉仪的光程差。北京理工大学提出了大动态范围、高精度的相对测量技术^[175],在绝对测量方面建立起基于相位测量的光谱域白光干涉测量技术^[176],提出的傅里叶变换光纤白光干涉测量术^[177]不仅精度高、动态范围大,无需人工干预测量,还能够空频分复用非本征型法布里-珀罗干涉仪传感器^[178]。大连理工大学研制了高分辨率光纤传感器解调仪^[179],基于傅里叶变换结合最小均方误差的游标式解调算法^[180],实现了毫米动态范围内高达0.08 nm的F-P腔长解调分辨率。

在传感器设计方面,大连理工大学采用激光微加工热熔键合技术制作的全石英结构的光纤F-P压力传感器,具有迟滞小、稳定性好、耐高温高压、温度-压力交叉敏感性低以及长期漂移小等特点,非常适用于复杂恶劣的工业环境中的压力测量^[181];对光纤F-P压力传感器与光纤布拉格光栅(FBG)与分布式温度传感器的复用技术的系统研究^[182],也大幅降低了光纤传感器的测井成本。该项目组研制的光纤F-P压力传感器已在辽河、新疆等油田得到了应用,其温度适用范围为0~300 ℃,压力测量范围为0~100 MPa,测量精度和年漂移量均小于0.1% F.S.。电子科技大学基于飞秒和157 nm深紫外激光微加工技术在光纤波导包层内引入F-P微腔干涉仪,实现了800 ℃下的高温应变精确传感^[183],及高温下应变、压力、加速度、折射率的测量,又发展出了更加先进的自封闭型全光纤F-P微腔传感器^[184]。北京理工大学开展了基于飞秒激光加工和全石英结构的F-P高温传感器,实现了超过800 ℃的温度、压力、振动、应变传感器,以及温度/压力复合传感器^[185],配合所研制的高精度白光干涉测量仪,实现了对多个国家重大项目的高温环境下物理量的测试。2014年深圳大学提出并实现了将光纤气泡微腔的圆形整形成椭圆形,由此光纤FPI应变灵敏度从2.9 nm·kPa^-1提高到6.0 nm·kPa^-1[186];为进一步提高器件的响应灵敏度,2015年制备侧边壁厚仅为约1 μm的矩形气泡微腔被提出,其构成的光纤FPI应变灵敏度高达43.0 pm·με^-1[187]。2014年深圳大学制备了具有320 nm壁厚的光纤端面气泡微腔,将其构成光纤FPI且用于气压测量,获得的气压响应灵敏度为1.036 nm·MPa^-1,温度响应仅约为1 pm·℃^-1[188];通过深入优化电弧放电法制备纳米石英薄膜技术,于2017年实现了具有170 nm厚全石英薄膜的光纤FPI制备,测试其气压响应灵敏度为341 nm·MPa^-1,提高了两个数量级,同时器件耐受温度可高达1000 ℃^[4]。

3.2 加强沟通交流

通过国内同行的共同努力,中国已设立了4个定期的系列学术会,这些学术会议成为中国OFS的重要研发交流平台。在这些交流平台上,大家互相学习、互相启发、互相借力、形成共识,共同促进了中国OFS事业的进一步发展。

1) 中国光纤传感学术会议暨产业化论坛。经过15年的发展,此论坛已成为国内OFS同行研发交流的一个重要平台,由此可以了解到国内近期OFS领域的最新研发成果。此论坛已初步形成规范化办会,其中包括由高水平专家组成的委员会,论坛每一年半举行一次,以期与国际OFS会错开半年;论坛地点南北各一次,各单位轮流承办,以使中国各地区参会者更方便参与。

2) 中国(北京)国际光纤传感技术及应用大会。此会议是由中国光学工程学会(CSOE)和国际光学工程学会(SPIE)主办,并由中国光学工程学会光纤传感技术专家工作委员会暨中国光纤传感技术及产业创新联盟、北京航天控制仪器研究所、武汉理工大学承办的年会,每年5月或6月初在北京中国国际展览中心举行。2012年首次举办该会议,2017年举办了第六届会议,目前该会议是光电子·中国博览会的一个组成部分。

3) 亚太地区光纤传感学术会(APOS)。该会议由电子科技大学饶云江教授创办,第一届会议由成都电子科技大学主办,并于2008年11月在成都举行,这是由中国创办、亚太地区OFS同行进行交流的重要年会。第六届会议于2016年10月在上海召开,由上海交通大学主办。

4) 光纤和光电子传感器及其工业和安全应用国际会议。该会议由山东省科学院刘统玉教授创办,第一届会议于2015年1月在山东济南南郊宾馆召开,由山东激光所主办。这是由中国创办的OFS在安全领域应用为主的重要国际会议,标志着OFS转向应用。第二届会议于2017年1月在澳大利亚召开,第三届会议将于2018年在英国召开。

中国OFS在积极开展国内学术交流的同时,也加强了国际学术交流。OFS国际会议是本领域最顶级的国际学术会议,此会议每一年半在欧洲、美洲和亚洲三大洲轮流举办一次,第一届会议于1983年在英国伦敦举办,至今已有30余年的历史。中国学者经过近5年团结一致的努力申办,终于获得承办权,首次在中国举办OFS国际会议。第22届光纤传感国际会议(OFS-22)暨光纤陀螺35周年年会于2012年10月在北京中国科技会堂顺利举行。通过举办OFS-22,扩大了中国OFS在国际上的影响,起到了让世界认识中国、中国了解世界的作用,与此同时还为中国在OFS国际会议的组织中争得应有的一席(靳伟教授代表中国成为STC委员,结束了中国在OFS国际会议组织中无发言人的状态,TPC中席位也有所增加)。

在近几年的OFS国际会议上,中国显示了在OFS领域的实力,参会论文数量多,学生论文获奖数也多。例如,从OFS-18到OFS-25,会议上中国发表的论文数均为第一,邀请报告和口头报告以及学生论文获奖数也不断增加。在2017年在韩国召开的OFS-25会上,学生优秀论文奖共7篇,有3篇来自中国,由此反映出中国OFS的研发水平已处于国际先进水平(详见OFS各届会议文集)。随着国际交往的增多,中国的影响力增大,将有力地推动中国OFS事业的发展。

在加强研发交流方面还需继续努力。不断完善办会模式,进一步探索:如何加强开发和产业之间的联系,以促进学术研究和OFS系统的产业化;如何加快中国OFS的发展,以更好地满足国家建设需求、跟上世界科技发展的趋势;如何以创新为引领,使中国OFS的研发不再是紧随跟进,而是赶上超越,实现在全球化进程中有中国的创造。

3.3 存在的问题

中国在OFS领域已取得很大成绩,但也存在不少问题,极大影响了进一步的发展。这些矛盾主要有:

1) 研究与应用的矛盾。研究人员在不断地创新、探索和挖掘有新特性的OFS,研究成果不少,而得以运用的不多;发明专利不少,但成为产品的不多;技术水平不低,但产品质量不高。

2) 资金与研发的矛盾。已有的研发成果找不到所需的经费作进一步改进和开发;有资金的企业因为不了解OFS市场而不敢贸然投资;想有作为的企业,却因融资难和融资贵制约了企业研发投入、技术改造和产业转型升级。

3) 性能与价格的矛盾。目前产品的性价比是制约OFS推广应用的因素之一,制作、使用和维护成本较高,导致用户常常放弃使用OFS。

4) 小与大的矛盾。OFS系统相对于实际应用和工程往往只是小附件,如何使其在大工程中发挥大作用,还有待进一步提高技术水平和完善产品质量。此外,目前从事OFS的研究室和企业一般规模小、研究队伍小,而所服务的对象与市场都很广,难以承接大任务。

目前,中国OFS的主要力量仍在高等院校和科研院所。因此首先需要明确定位,根据所在单位的性质及具有的工作基础、物质条件,明确努力的方向和目标,课题组和个人应有所为、有所不为,清楚了解能做什么,扎实做好研发工作;其次需要走向市场,要了解市场的需求是什么,并细致地了解市场对产品的实际使用要求,尤其应吸引更多的企业加入,帮助和促进相关企业的发展,走产业化的道路。

4 启示

中国OFS事业走过了颇为艰辛的近40年的路程,回顾这段不平坦的历程可以看到许多引人深思的地方,从中得到不少有益的启示。

4.1 发展必须依靠国家进步

由于中国改革开放经济建设的飞速发展,才有包括OFS行业在内的各行各业的大发展。中国的OFS能取得如此大的进步,重要原因是得到国家的支持、依靠国家的进步。21世纪以来,国家把OFS列入国家863计划及国家973计划的重点课题项目,“十二五”和“十三五”以智能传感器作为重点进行关键技术攻关,国家自然科学基金委极为重视有关重大研究计划的规划。这无疑给中国OFS的进一步发展带来了机遇和动力。

当前中国在实施科教兴国、人才强国、创新发展驱动、乡村振兴、区域协调发展、可持续发展和****发展、一带一路战略,这是中国OFS事业发展重要的保障和前提。国家对光纤传感产业的大力支持、各级政府落实以科技需求为导向出台相关政策是十分重要的。在争取国家政策支持的同时,还要紧跟国家发展战略,参与到国家的发展规划中,积极争取承担国家的任务,做出成绩与贡献,由此推动中国OFS事业的不断壮大和持续发展。

4.2 实现成果转化为生产力

中国的OFS在发展中曾进入低潮,除客观因素外,主要是自身的因素。要以应用和市场为导向,促使科研成果转化为现实生产力。

1) 构建实验室与企业之间的桥梁,将研究成果向产品化过渡。如何由(供应方)学校实验室研制的成果转变为需求方(企业成熟的产品、可实用的批量产品),问题出在供应方和需求方之间缺少通达的桥梁。为此,双方应积极通过各种渠道加强沟通。

2) 实现产学研相结合,为中国OFS走向产业化架设桥梁。近年来开始成立产学研结合的产业联盟,这种探索很好地促进了科技成果转化和新兴产业的发展,这是一种命运共同体,通过它可共同挖掘和开拓OFS的技术深度和产业广度,进行工程示范和标准化研究,实现产业化。

3) 促进相关企业的发展,坚定探索走产业化的道路。要想走好产业化的道路,企业必须成为产业实体,真正成为科技成果转化的主体。企业成为产业实体在于专业化,而企业要实现专业化,必须考虑技术要实用化、产品要商品化、设备要工程化。科技成果商品化是前提,工程化是走向市场最为关键的一步。

4.3 加强沟通交流共同进步

中国的OFS能够取得如此大的进步,同行间的相互支持是重要的原因。为了促进中国OFS事业的发展,需要有共同认识、齐心协力,需要相互支持、加强合作和协同创新。主要方式有:

1) 开展协作。寻找合适的合作伙伴开展协作,联合申请大项目,尤其是研发单位找用户单位联合,进行产学研结合,是解决研究课题、资金和市场的有效途径。

2) 打造平台。一方面,需打造教学-科学研究的平台,尤其是开放各级重点实验室形成共享平台,解决可持续发展的人才培养和源头创新问题;另一方面,需打造产品研发-技术应用的平台,在技术到产品的转化和连接市场应用时,解决资金短缺的不足及在完善化过程中出现的问题。

3) 组成共同体。技术的创新和市场的开发是有风险的,要想真正合作,需要建立风险共担机制,形成技术-市场共识,组建利益共同体。通过联合攻关和协同创新,走好有中国特色的产业化道路。

5 展望

中国OFS的发展走过了一条不平坦的道路,在科研人员的不懈的努力下,已取得不菲的成绩,我们满怀信心地期望在不远的将来能够再创新的辉煌。为了中国OFS事业有更好的发展,必须要有理性思维和战略思考,需减少盲目性、少走弯路,需高瞻远瞩和加倍努力。

5.1 不忘初心,方得始终

中国OFS的发展历经曲折、有诸多困难和挑战,但是始终坚持研究开发,没有停步。OFS在传感领域中发挥其特有作用的初衷不变;坚持互相学习交流、支持帮助的初衷不变,一开始就形成了相互沟通、相互合作的良好风气。

不忘初心,方得始终。最初为数不多的几个研究单位在简陋的实验条件下尝试探索,在坚持不懈的努力下有了良好的开端。研究人员在实践中越来越深刻认识到:进一步的发展必须走产业化的道路。目前中国OFS事业发展已进入一个新阶段,面向将来,任重道远:要充分发挥学术交流平台的作用,坚守初心,正确引导,集思广益;要加强交流,提出建议,联合开发,展开技术咨询与产业评估;要团结、依靠大多数,注意发掘新成果,重视培养年轻人;要推进产学研合作,促使企业真正成为科技成果转化的主体,把交流平台越办越好。既然已明确走产业化的道路,就要百折不回地坚定走下去。

中国OFS的发展证明:任何事业都是从简单开始、从小事做起,作始也简,将毕也巨;需要以自强不息的精神将事业勉力推进,有志者事竟成。在今后一段时间内可能迫切要解决的主要问题是:通过找准应用市场来促进应用,通过降低成本来扩大市场,通过增强产业实力来建设产业。

随着中国经济建设的不断发展,提供给OFS发展的市场是十分广阔的。例如:电力行业、石油化工行业、生物医疗行业、环保行业、大型构件的健康诊断、安全监测、航天航空和****领域等。

要使OFS在实际现场能成功应用,需要注意:

1) 加强沟通。研制方和应用方应加强沟通与相互配合,使双方有尽可能多的共同语言,发现问题共同协作解决。

2) 提取指纹。传感的精确度在于信号的处理,其关键是通过现场实验提取被测对象最主要的特征参量(指纹)。例如,在铁道防落石的传感器要注意获取铁道落石引起振动的特征频率。

3) 封装技术。光纤传感器探头和关键器件的封装是传感器成功应用的又一关键。不少现场需要对系统做特殊封装,尤其针对恶劣条件下的应用。

4) 界面友好。为便于推广应用,最终显示页面应简洁明了,尽可能直接给出用户要测的参量。例如,用FBG测温度,应直接给出被测的温度值,而不是中心波长的移动量。

5) 使用方便。传感系统的操作尽量做到“傻瓜型”,使用简捷,便于非专业人员操作。

6) 稳定可靠。在现场应用的光纤传感系统应力求做到长期稳定可靠,以取得用户的信任。

产业实力增强的关键点在于研发能力,研究人员应特别重视其关键技术的成熟和创新。产业实力增强的重点在于队伍和创新人才,有了人才增强产业实力就有希望。需要的人才应具有以下特点:坚定信念,能潜心研究去实现科研的突破;脚踏实地,能深入工程去实现应用的突破;思想解放,能进行国际交流去实现科技视野的突破。

5.2 前途光明,道路曲折

中国OFS的发展已获得长足的进步,进入了实用化阶段,但是需要清醒地看到,中国的研究水平、技术水平及产品水平仍然远不能满足实际需要,与国外发达国家相比还有一定的差距,相关市场刚刚形成,而且市场是有风险和不确定性的,以市场为导向的产业化之路还很长,前途光明,道路曲折。以下几方面,应是今后发展需要予以特别关注的,并寄希望能有所创新、有所突破、有所成就。

1) 加强OFS新器件及技术的研发。目前创新驱动发展是中国提出的重大战略决策,欲推进OFS的进一步发展,至关重要的是对其中关键技术的研究和创新。关键技术往往起到核心的主导作用,重大的创新也全在于关键技术的突破,而关键技术的发展又往往涉及到新器件、新机理。OFS所用的元器件有着特殊的制作要求,为此需要掌握OFS发展趋势,主要包括:多参量实时测量、高精度实用检测、分布式检测网络化、全光纤微型化与智能化、极端环境下的应用等。

2) 企业要成为科技成果转化的主体。中国OFS事业持续稳定的发展,有赖于科技实力整体增强,因此需要有一批专业的研发实体;要不断壮大研发实体,走产学研结合的道路是必然的途径。随着市场的开拓和产业化发展,更需要有产业实体,企业有望成为研发的主力军。今后要大力关注和扶植与OFS相关的企业,充分发挥中小企业的优势,扬长补短,在激烈的市场竞争中求得生存及发展。为此需要采取相应的措施助力企业的发展:①进一步加强政府政策推动;②提高中小企业的专业化水平;③走中小企业的联合之路;④与有关的大企业建立良好的分工协作关系。企业兴则产业兴。

3) 加快建立OFS科技数据库。当前,中国将大数据战略上升为国家战略,因此利用大数据技术建立OFS科技数据库势在必行、十分重要。通过数据库了解世界在这一领域里的发展轨迹与现状,进行学习与借鉴、继承和发展,避免重复劳动,有目标地去追赶超越。应重视建立OFS科技数据库,可以自己组织或委托他人打造这一科技创新的支持平台。数据库大数据并不仅在于大,而在于有用,如何利用这些大数据是关键。

4) 加强OFS知识产权保护和运用。应清醒认识知识产权作为国家一项长期发展战略的重要性,及其对提升国家竞争力的作用。需要加强法律意识,在进行技术研发、技术应用时,不要只关注纯技术问题,而要注意技术与法律并重,注意知识产权(尤其是专利)的保护和运用。

5) 重视“理工结合”人才的培养。中国OFS研究中存在基础研究不足的问题,尤其缺乏原创性研究。以往进行OFS研究的人多以工科为主、多从技术层面深入,这显然是不够的。因此,需要特别强调OFS的研究必须理工结合,要从基础研究入手寻找创新点,创新的关键在于思路和路径的选择。科学的存在和技术的进步全靠新发现,青年人敢于探索是创新活力的源泉,要重视理工结合人才的培养。

6) 抓住机遇,在智能化领域大展身手。21世纪以来,物联网、智慧城市、智能电网与智能交通、安全监测网等应用领域的兴起,中国制造2025及智能制造、互联网+等一系列战略计划的提出,将需要包括OFS在内的各种传感技术及产品发挥作用。这很可能是充分展现和运用OFS的良好契机,是可以大有作为的用武之地。

7) 重视产品和技术的标准化。OFS的技术面广、产品种类多、市场广泛而杂乱,造成目前大多数产品都没有统一的标准和技术规范,各个公司生产的传感器和解调仪的互换性差,外形、尺寸、安装方式、技术指标、使用条件千差万别,对工程应用和市场推广极为不利。因此,需要团结国内同行,尤其是同业公司,制定产品标准,共同做大市场。

综上所述,随着国家经济发展水平、信息化水平的提升,中国OFS事业是大有希望的。要抓住机遇、迎接挑战,让OFS达到与其重要地位相称的新水平,在中国经济建设和科学研究方面起到重要的作用。

6 结语

在中国OFS事业近40年的发展中,认识到:要前进就必须走产业化的道路,事实证明这是完全正确的;必须加强OFS新器件及技术的研发,加强产学研的结合,企业要在产业化中起主导作用;要继续努力,在中国实现OFS工程化和产业化,争取跻身到世界OFS应用的前列。

今后中国OFS的产业化趋势和发展战略主要包括两个方面:

1) “一点突破”打歼灭战。在一个或若干个国家重点应用领域里,充分利用已有的研发平台,集中力量协同攻关争取突破,产生明显的示范效应并形成较大的市场,以此带动在其他领域中广泛使用的OFS技术。

2) “多点开花”打游击战。OFS有百余种,能够探测多种物理量,在许多特殊的场合可充分利用其特点、发挥其作用,因此OFS市场很可能是个性化的、多品种细分的小批量市场,通过市场运作,多个相同或相似类型的小市场也能聚集为大市场,由此逐步扩大应用的市场,带动OFS行业的全面发展。

总而言之,不管中国OFS的产业化道路有多长、有多难,必须义无反顾地坚持,加快步伐走下去,进一步促进中国OFS的学术研究,使技术及系统的产业化上一个新台阶,更好地满足国家建设需求、跟上世界科技发展的趋势。深入实施创新驱动发展的战略,脚踏实地推进中国OFS事业的发展,而且有信心赶超世界先进水平,早日实现在OFS方面也有“中国创造”。