當今的信息技術和產業,不外乎由信息的獲取、傳送、存儲、處理和應用所構成,而傳感技術,作為信息獲取的手段提供了信息的源頭,成為了信息技術和產業發展的重要基礎之一。在目前,傳感技術在信息技術領域獲得了高度重視,發展新型傳感技術也成為國家的重要戰略需求。
而隨著光纖通信的發展、光纖網絡的普及,光纖傳感這一新型傳感技術也應運而生,并得以廣泛運用。光纖傳感技術具有抗電磁干擾、靈敏度高、可靠性好、傳輸距離遠、易于組成分布式傳感網絡等優點,在強電磁場、易燃易爆、腐蝕性環境、高溫高壓等極端惡劣條件下進行參數測量與安全監測,具有不可替代的重要作用。而光纖傳感器的這些優勢,使其在橋梁結構安全測量、大型發電廠監測、高速鐵路、石油天然氣管線乃至海洋資源勘探、航空航天領域監測等多個場景得以廣泛應用。
從技術發展上看,光纖傳感技術大體可分為分立式光纖傳感與分布式光纖傳感。分立式光纖傳感與分布式光纖傳感兩類技術一直相互獨立發展,以滿足各自特定場景的應用。其中,分立式光纖傳感的傳感單元以單個光纖傳感器的形態出現,再通過空分復用、時分復用、波分復用等技術形成準分布式光纖傳感網絡,業界公認應用最廣泛、種類最多的光纖光柵傳感就是分立式光纖傳感的代表。而分布式光纖傳感主要是利用光纖自身散射效應來對呈一定空間場分布被測參量來進行監測,如長距離、大范圍、連續分布的溫度場、應力場等。其特點是光纖既作為信號傳輸介質,同時也是傳感單元,其傳感單元是連續分布的。
兩種技術側重點不同,對應的應用場景也不同,但可以肯定的是,隨著我國新基建的發展,在高速鐵路、高速公路、大型橋梁、地下管線、軌道交通、油氣管線等陸地應用,及海洋觀測、海洋資源勘探、海洋安防的領域的應用中,“大容量、高精度、高密度、長距離、高可靠”等五大特征是目前以及未來光纖傳感技術需要且必須攻克的發展目標。
從市場角度來看,光纖傳感市場有著較為可觀的發展前景: 據美國權威機構ElectroniCast的一項研究報告預測,全球光纖傳感市場規模將從2019年的54.8億美元增長至2027年的96億美元,年復合增長率超20%。而在我國智慧城市、物聯網、智能移動終端、智能制造、智能電網、石油石化、新能源等市場的推動下,中國光纖傳感市場不斷成長。據統計,2020年我國光纖傳感市場規模達137億元人民幣。
事實上,我國已成為全球光纖傳感器消費最大國,同時經過多年發展,我國光纖傳感市場產業化格局已初見雛形。國內多家相關企業堅持自主創新,在其共同努力下,我國國產光纖傳感器的市場接受度在滿足多種具體應用中穩步提升、部分產品標準及行業應用規范也已建立、且一批具有不同技術特色的中小型高新技術企業正在形成。但值得注意的是,成本過高是我國自主生產光纖傳感器廠家需要面對的現實,據悉我國中高端傳感器仍需依賴進口,而國內生產的大部分是低端傳感器。
但我國在光纖傳感的自主創新方面,可謂成績斐然。近年來,隨著行業專家的不懈努力,在低損耗連續光柵動態在線制備技術、油氣井監測與郵儲勘測中的光纖傳感技術、電力行業中的光纖傳感技術、城市地下管網的安全監控系統技術、近海水下環境信息感知技術、長距離輸水隧道監測中的光纖傳感監測技術等應用場景均有突破。
“集腋成裘,聚沙成塔。”雖然目前仍有很多國內難以攻克的技術問題,但隨著不斷地創新及應用,相信我國在光纖傳感領域終將會取得可喜的成就。而作為通信產業鏈的一環節,隨著我國通信產業的發展及政策的加持,光纖傳感市場也勢必有著值得重視的價值所在。