中国工程院院士姜德生
已往十年我们解决了光纤传感网络中传感器端的问题，未来十年我们要解决解调器端的问题
部署新一代智能传感网络中卡脖子关jian手艺研发及上下游工业链建设，形成具有我国自主知识产权的成套生产手艺与装备，形成以光纤通讯、光纤传感、光器件工业为主导，物联网、大数据、人工智能竞相生长的名堂
文 |《瞭望》新闻周刊记者 李伟
光纤传感本质清静，可靠性高，对大国重器意义重大。中国工程院院士、武汉理工大学战略科学家姜德生是我国光纤传感新手艺研究的先驱者，他向导团队打破外洋手艺产物垄断，构建了具有我国自主知识产权的光纤传感成套生产手艺与装备，使光纤传感手艺在海内实现了从无到有、从有到优的跃升。
姜德生团队乐成研制出我国第一个光纤传感器，攻关了新一代大容量光纤传感网络焦点手艺，首ci工业化生产出单纤凌驾十万个光栅传感器的产物，形成了大容量、高麋集、高精度的光栅阵列光纤传感网络系统，使我国光纤传感手艺在国际上实现了从跟跑向并跑、领跑的战略性转变。
姜德生团队开发的光纤传感产物被偕行评价为“带来了监测领域里的一chang革命”。克日，《瞭望》新闻周刊对话这位与共和国同龄的院士，泛论科研创新之路，探讨老一辈科学家向导团队从解决现实问题出发做不懈追光者的启示。
光纤传感装备有了“中国芯”
《瞭望》：当前我国光纤传感装备是否已经实现自主可控?
姜德生：光纤传感手艺的原理多样，系统庞杂，海内外有许多研究机构和企颐魅睁开相关的研究，提供种种各样的光纤传感器产物和系统解决方案。美国、日本和欧洲蓬勃国家，都将光纤传感列为重点支持的优先生长手艺，我国的相关研究一度被多方掣肘。
早期，海内做光纤传感器基本仿制外洋，但部门参数达不到海内行业尺度。恒久以来，光纤传感许多关jian器件被外洋垄断，例如光栅波长信号解调的一个焦点器件约莫2万美元一支，一个小指头巨细的工具，比黄金还贵。当我国提出以较低的价钱批量入口时，遭到拒绝。这种被别人卡脖子的憋屈，让我们下定刻意自己攻关。经由三年攻坚，我们研制出性能更优、成本更低的焦点光器件。厥后，这家外国公司主管三ci到中国来，提出an照原价钱的1/3卖给我们，以在中国占领更多市。晃颐峭窬。
现在，在我们研究的光栅阵列光纤传感网络及其智能化应用的领域，从制备要领、工艺到装备均具有自主知识产权，完全自主可控。
我们团队经由几百个日夜的攻关，在天下率先研制出了具有自主知识产权的光纤光栅感温火灾报警手艺与系统，并投入国家油库工程使用。我们团队起劲促进光纤传感手艺的尺度化和工业化，推动了光纤传感领域第一个国家尺度的体例与颁布。我们团队开发的七大类30余种光纤传感器，形成了具有我国完全自主知识产权的光纤传感成套生产手艺与装备，打破了公路隧道等领域入口产物一统天下的时势，极大降低了建设成本。
《瞭望》：你们团队在光纤传感手艺研制中突破了哪些手艺难题?
姜德生：凭证光纤光栅传感手艺生长的需求和存在的关jian问题，我们开展了大量研究，乐成突破了光纤光栅传感手艺工程应用的两大瓶颈问题：研制出编码光纤光栅，解决了通俗光纤光栅无法大容量多点漫衍式检测的难题;发现了角调谐波长解调要领，实现了光纤光栅解调手艺的自主创新。这些创新手艺具有自主知识产权，在国际上占有主要职位。
我们团队把服务规模扩大到经济建设的方方面面，推动更多行业转型升级。例如在2006年，陕西秦岭终南山隧道火灾报警工程举行国际招标，外洋某着名光纤传感企业加入竞争时提供的方案，不仅需要大量后期维护，报警时间也需要好几分钟。而我们的火灾报警装置，解决了20公里长距离无中继的天下难题，报警反映时间只需不到20秒，每公里的建设成本只有外洋产物的1/3。最后，我们以手艺第一中标。以后，外洋同类产物逐步退出我国市chang。阻止现在，光栅火灾报警系统装备了中国2万公里隧道、90%的油库火灾清静监测，为国家清静和国民生涯提供保障。
近年来，针对交通强国战略对光纤传感网络的新需求，我们起劲开展新一代大容量光纤传感网络焦点手艺攻关，取得了天下领先的创新效果，在国际上首ci工业化生产出单纤凌驾十万个光栅传感器的产物，形成大容量、高麋集、高精度的光栅阵列光纤传感网络系统。gai手艺已在机chang智能跑道、智慧地铁、智能高速公路等多个国家战略使命和重大工程中实现树模应用，为多个行业高质量生长提供关jian智能化平台和焦点数据支持，获得行业和相关部门的高度好评。
加速光纤传感工业生长
《瞭望》：光纤传感网络焦点手艺研发方面还存在哪些瓶颈?怎样看待这些挑战?
姜德生：已往十年我们解决了光纤传感网络中传感器端的问题，未来十年我们要解决解调器端的问题。光纤传感网络在各个行业的树模应用展现出了重大的市chang应用远景。然而现有光纤传感网络的信号解调仪表，由许多分立的高端光、电芯片和器件组合而成。随着传感网络笼罩面积的zeng加，解调器需要的空间变大，我们在光纤传感网络全时全域智慧高速树模项目中，需要专门修建一个机房放解调器。此外成本限制了大规模应用，好比我们现在光纤传感网络桥梁康健监测系统已经获得行业的高度重视和洽评，可是an照现有解调器价钱水平和现有桥梁规模盘算，纵然每座桥只使用一台解调器，总耗资也将凌驾1000亿元。因此迫切需要通过光纤传感的芯片化研究实现光纤传感解调仪表的高集成和低成本。
《瞭望》：怎样加速解调器端等的手艺、工业生长?
姜德生：解调器内里的高端光、电芯片和器件的关jian手艺仍存在诸多卡脖子问题，高端的光、电芯片及器件依赖入口，国产化率低，受到外洋供应商的垄断。在越来越重大的国际关系下，实现下一代解调仪表的研发突破形势严肃。同时，对于航空航天、深海深地等特殊应用chang景的传感，虽然市chang规模不大，却是国家重大战略部署领域，不仅要求传感系统的小型化、低重量、高可靠，而且对软硬件的国产化、清静性提出了较高的要求，传统接纳分立器件的系统集成要领已难以知足需求。
现在海内外都缺乏适用于大规模光纤传感网络的光、电芯片和器件的完整系统、整体统筹。因此，研制面向光纤传感的光、电芯片和器件，改变分立芯片和器件构建光纤传感解调仪表的传统模式，是众多行业领域智能化升级的迫切需求，也是极有可能另辟赛道实现跨越式生长的有用途径。
在智能化物联网高速生长的当下，建议加速部署新一代智能传感网络中卡脖子关jian手艺研发及上下游工业链建设，形成具有我国自主知识产权的成套生产手艺与装备，形成以光纤通讯、光纤传感、光器件工业为主导，物联网、大数据、人工智能竞相生长的名堂。
在位于湖北省武汉市的长飞光纤光缆股份有限公司光纤生产车间内，事情人yuan对光纤举行检测(资料照片) 肖艺九摄/本刊
完善手艺尺度与清静规则
《瞭望》：在制订和完善相关的手艺尺度与清静规则方面，你有哪些建议?
姜德生：近40年，我和团队起劲促进光纤传感手艺的尺度化和工业化。现在，在种种工程及种种结构康健及清静监测领域中，对温度、应变、微振等信号的监测精度、笼罩规模、空间分辨率、智能化数据收罗等指标都提出了越来越高的要求。随着光纤传感手艺的一直生长与完善，进一步制订和完善相关的手艺尺度与清静规则是确保光纤传感系统可靠性和清静性的主要措施。
在手艺尺度方面，需要进一步建设完善相关应用指南，重点关注重大工程、网络清静、物理掩护以及清静培训和意识提升等。定期对光纤传感系统清静规则的实验效果举行评估，凭证评估效果和新的清静风险qing况，对清静规则举行一连刷新和完善，进一步提高光纤传感系统的可靠性和清静性，为各行各业提供更优质的服务。
《瞭望》：推动国产光纤传感手艺的一连前进，在增强产学研用相助，构建协同创新生态系统方面需要怎么做?
姜德生：大容量光栅阵列光纤传感网络在众多行业领域中的应用不仅在中国是第一ci，而且在天下上也属首ci，缺乏相关尺度、规范。针对这一问题，建议做三件事：
第一与差异行业领域的头部企业、顶级设计院、科研院所细密相助、协同创新，开展树模应用，团结制订相关尺度。我们和中信科、国家管网、中国商飞等企业深度相助，配合推进光纤传感网络手艺在差异行业、差异领域的工程化应用，为国家战略使命与重点工程实验提供“专精特新”解决方案。
第二搭建工业生长与手艺创新的交流平台，好比提倡建设光纤传感手艺和工业创新同盟、主理学术聚会会媾和工业论坛等。
第三要起劲推动并实验专利转让与效果转化，加速手艺转移扩散，助力高质量生长。
此外，学科交织是创新的重中之重，需要在涉及光纤传感手艺的各个学科之间做好融合意会，用多学科交织的创新头脑解决行业痛点堵点。■
