光纤传感器如何实现测得到、测得全、测得准？

东北大学信息科学与工程学院智能感知与传感器科研团队（以下简称：传感器团队）经过十余年不懈努力，在光纤传感器原理与方法研究领域不断取得重大突破。相关科研成果处于国际领先水平，已在服务国家海洋强国战略和保障人民生命健康等领域开展了示范应用。 先人一步，破解光纤传感器关键共性问题 锚定光纤传感器科学前沿，开展基础研究和应用基础研究，破解传感器“卡脖子”问题，始终是传感器团队持之以恒的初心和使命。 传感器团队由东北大学校长助理、秦皇岛分校校长、国家杰青赵勇教授领衔，包括王琦、张亚男、李雪刚等多名国家青年拔尖人才、国家优青、辽宁省优青等高层次人才以及致力于传感器科研的优秀学生团队。 东北大学信息科学与工程学院副院长王琦介绍，传感器团队从2013年开始，立项开展“高性能全光纤传感原理与方法研究”，不断攻坚克难，在光纤传感技术“测不到、测不全、测不准”等共性科学问题研究上做到先人一步。 “光纤传感器具有防腐蚀、轻小柔韧、生物相容性好等独特优势，尤其适用于极端特殊环境复杂难测参数的检测，是国家亟须突破的技术之一。”王琦介绍，传感器“测不到、测不全、测不准”，矛盾既对立又统一，如灵敏度提升就会造成测量范围缩小，测量范围增大就会导致灵敏度不足。 传感器团队从光与物质相互作用机理出发，从基础理论的角度解决难题，提升光纤传感器的关键性能。他们提出高阶光波模式与等离激元模场耦合增强表面电场的新理论，为解决痕量物质测不到的难题提供理论保证；发现了光纤内色散转折点调控灵敏度的新现象，提出多模态光谱信号匹配拓展测量范围的新方法，从本质上解决了传感器高灵敏度与大测量范围之间的固有矛盾，为解决传感器测不全的难题提供了理论依据；

提出偏振态修正与特殊量子探测态输入的光纤等离激元传感新理论，突破了传统量子态散粒噪声极限，奠定了高信噪比传感器的理论基础。

传感器团队厚积薄发，为我国光纤传感器科研和产业化应用奠定了相关理论基础，有望为光纤传感器研究打开更为宽广的大门。我国高端微机电系统传感技术开拓者和带头人、中国工程院院士蒋庄德认为，传感器团队达到的光纤传感器灵敏度是目前实验能达到的最好水平，实现了超痕量物质浓度的高灵敏度检测。项目开始至今，传感器团队共发表中国科学院一区论文90余篇，ESI高被引论文1篇，获批国家级项目14项，获授权发明专利20余项。

永无止境，推进科研与产业化一直在路上 “光纤传感器应用广泛，是深海等领域科研不可或缺的利器，其研究永无止境。”王琦说。 传感器团队聚焦深海探测进行温度、盐度、深度传感技术研究，实现了温度和盐度的一体化低噪声测量，在100℃全量程范围内分辨力突破0.001℃，海水盐度测量分辨力提升一个数量级，达到0.0016‰。这些重要科研突破，为海洋航行安全和深海探测提供了坚实科技保障。 光纤传感器在生命健康领域的应用，是传感器团队的重要科研方向。 “光纤传感器在重大疾病早发现早治疗方面能够发挥重要作用。”王琦介绍，高灵敏度、低检测限是光纤传感器重要特征，团队发明的“金膜—金纳米棒—氧化石墨烯膜”三明治结构光纤传感器，其灵敏度提升2个数量级，可以测量出含量极低的癌症等重大疾病标志物。

“团队进行基础研究和应用基础研究，突破传感器‘卡脖子’问题的同时，与一些单位在海洋探测和医疗领域进行应用试验和产品化探索。相信在不远的将来，高性能全光纤传感器的实际应用将成为现实，为加快建设科技强国，实现高水平科技自立自强贡献力量。”王琦说。