光纤传感器作为光纤技术衍生的重要分支，凭借独特性能已成为多领域智能化升级的关键支撑，以下从核心维度按点展开阐述：

一、基础技术体系

1. 核心原理

• 依托光纤波导特性，通过纤芯与包层的折射率差异实现光的全反射传输。
• 利用光信号的调制与解调过程，将被测物理量转化为可检测的光 / 电信号，核心性能受光纤损耗和色散影响。

2. 两大分类

• 功能型（FF 型）：光纤本身为敏感元件，兼具感知与信号传递功能，检测灵敏度高但对光学部件要求严格。
• 非功能型（NF 型）：光纤仅作为传光介质，依赖外部敏感元件调制光信号，结构简单、可靠性高，应用范围更广。

3. 主流调制方式

• 光强度调制：通过微弯效应、外调制或折射率调制改变光强，解调需保障高信噪比。
• 偏振调制：利用电光、磁光等效应改变光的偏振态，经检偏器转化为光强变化实现检测。
• 相位调制：通过干涉测量技术将相位变化转化为振幅变化，适用于高精度测量。
• 频率调制：基于光学多普勒效应，通过检测光频率偏移获取被测对象运动信息。

二、关键产品：光纤光栅传感器

1. 结构与原理

• 纤芯掺杂单晶锗离子，经紫外光干涉照射形成折射率周期性变化的布拉格光栅（FBG）。
• 通过检测被测参数引发的光栅周期或有效折射率变化，实现对物理量的精准测量。

2. 主要类型及应用

• 温度传感器：基于热胀冷缩和热光学效应，采用毛细钢管封装，用于环境及设备温度监测。
• 应变传感器：利用弹光效应，通过粘结剂与被测物协同形变，应用于建筑结构、机械部件监测。
• 压力传感器：通过封装增敏技术将压力转化为应变，适用于管道、设备压力检测。
• 加速度传感器：借助弹性元件将位移转化为应变，用于振动监测和设备状态诊断。

三、多元应用场景

1. 工业与工程监测

• 液位监测：利用全内反射原理，通过光强突变判断液位位置。
• 角速度监测：基于萨格纳克效应的光纤陀螺，精度远超传统陀螺，用于导航和姿态控制。
• 电流监测：依托法拉第磁光效应，实现高压电网无接触监测。
• 工程安全：在地铁、水库大坝、水电工程中监测倾斜、沉降、应变等参数，保障结构安全。

2. 医疗健康领域

• 癌症早筛：双波长光纤激光传感器将肿瘤标志物检测灵敏度提升 2-3 个数量级，通过临床验证。
• 疾病标志物检测：三明治结构光纤传感器灵敏度提升 2 个数量级，可检测极低含量标志物。

3. 新能源与电池监测

• 温度监测：FBG 传感器嵌入电池内部，测量精度达 10pm/℃，防范热失控。
• 应变 / 应力监测：通过波长偏移反映电池充放电状态，预警过充电风险。
• 电解液与光谱监测：检测电解液折射率变化，追踪电极相变与电解液分解过程。

4. 机器人与仿生技术

• 多模态触觉感知软机器手指，可识别 0.01N 接触力，精准区分材料特性与滑动方向。
• 适用于人机交互、医疗器械等场景，能灵巧抓取易碎或水下透明物体。

四、国内产业与科研进展

1. 科研技术突破

• 东北大学：攻克痕量物质检测、灵敏度调控等难题，深海探测传感器温度分辨力达 0.001℃。
• 暨南大学：研制全球首个导航级精度空芯光纤陀螺仪，零偏不稳定性 0.0017°/h。
• 姜德生院士团队：打破国外封锁，开发光纤光栅感温火灾报警系统，装备 2 万公里隧道及 90% 油库。

2. 企业产业落地

• 和其光电：电力电子领域龙头，获 1.5 亿元融资，产品入选工信部安全应急装备典型案例。
• 拜安科技：建成国内首条 6 英寸 MEMS 光纤传感器芯片产线，年产能 1-1.5 万片。
• 基康技术：服务水利、能源领域，参与重大水电工程，净利润连续 7 年正增长。
• 光格科技：分布式光纤传感市场份额第一，科创板上市后服务多领域客户。

五、未来发展趋势

• 芯片化与集成化：推进解调仪表小型化、低成本化，打破分立芯片依赖，助力大规模应用。
• 多模态与智能化：结合 AI、大数据实现多参数协同监测，开发智能分析系统，支撑故障预警。
• 应用场景深化：拓展深海探测、航空航天等特殊领域应用，推动医疗微创检测、实时监测临床落地。