2020年10月14日
中国计量测试学会特别声明
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青年人才托举


青年人才培养典型案例 ——面向高端装备和重大基础设施结构监测的光纤传感器



发布时间:2020-06-15 15:27:32


       一、引言
      中国计量测试学会发挥平台优势,提供桥梁、支撑和保障作用,帮助青托人才解决在进行专业领域研究时的难题,鼓励他们在尖端、重要的专业领域奋力前行。在此以何巍案例为例。
光纤传感技术一问世就受到极大重视,几乎在各个领域得到研究与应用,成为传感技术的先导,推动着传感技术蓬勃发展。光纤传感技术是以光电子学器件为基础、以光纤通讯和集成光学的技术为前提创造性地发展起来的。近年来,随着研究的深入和技术的创新,光纤传感技术取得了较快的发展。光纤传感器及其网络系统的应用范围很广,几乎涉及国民经济和国防上所有重要领域和人们的日常生活,尤其可以安全有效地在恶劣环境中使用,解决了许多行业多年来一直存在的技术难题,具有巨大的市场需求和研究意义。
      二、案例描述
      面向高端装备和重大基础设施结构监测的实际应用需求,何巍结合光纤传感新原理、新材料和器件成型新工艺,开展了新型光纤传感器研究。重点研究基于飞秒激光的高强度光栅刻写技术、多芯光纤光栅刻写方法与工艺、耐高温光纤传感器设计与制作、传感器高可靠性封装,实现了新型传感器精密成型。
      (1)多芯光纤光栅制备方法及工艺:研究多芯光纤光栅高效制备的激光加工方法及工艺,包括显微镜头定位方法、飞秒激光加工频率及能量密度设置、激光扫描位置及方式选取、工艺方法及规范。成功实现在单模光纤中平行刻写3条光纤光栅。
      (2)特种光纤传感器设计制作及极端环境测试:采用特种光纤制作传感器,研究了蓝宝石光纤光栅及再生光纤光栅高温特性、纯石英光纤抗辐照特性、特种保偏光纤无源器件的矢量特性、光子晶体光纤的微流道特性、光纤在线干涉结构特性等,开展高湿度、超低温      (-196℃)、超高温(1500℃)、腐蚀性、高振动频率等极端环境下传感器性能测试。
      (3)传感器封装及增敏去敏新方法:研究了光纤光栅与复合材料结合机理与力学传递特性,解决光纤光栅阵列封装一致性与均匀性问题。结合不同热膨胀系数、不同弹性模量功能性材料、新型金属及复合材料,研究封装和增敏去敏新方法及器件结构。
      (4)高速大容量解调及信号处理:重点研究了光纤光栅传感器的复用波长编码技术、基于线阵CCD的光谱解调技术、基于微纳制造的微型解调系统及光源集成技术等。通过光纤光栅的复用波长编码技术提高传感器的测量精度;通过解调光学系统设计及优化、光谱信号采集解调硬件系统及配套数据采集软件开发,实现光纤光栅传感器的高速高精度解调。
      (5)基于光纤传感新原理和新材料的传感器设计:借助实验室微纳加工设备(如:飞秒激光加工、等离子刻蚀、电子束曝光及刻蚀等),研制具有新功能、替代传统电学、高度集成的传感器应用于大型装备设施。
通过以上研究,何巍建立了符合高端装备和重大基础设施结构监测应用需求的新型光纤传感器,为光纤传感技术与系统的广泛工程应用提供基础支撑。
      三、主要成效
      自从2017年入选“青年人才托举工程”计划以来,依托青托平台,何巍在各方面都取得了较大的提高和进步。通过参加学会组织的学术交流活动,有幸得到了很多专家的悉心指导,令人受益匪浅,提高了学术视野和水平;通过学会的组织,也结识了很多优秀的青年科研工作者,在广泛交流过程中,共同瞄准学科前沿和应用需求,通过学科交叉提出新原理、新方法,取得突破性创新成果,努力做到层次互补、交叉配合、共同提升。
      在“青年人才托举工程”项目的资助下,重点开展了光纤传感系统和光纤激光方面的研究,以第一作者发表及录用与该研究方向相关学术论文21篇,其中SCI论文20篇,EI论文一篇(封面文章),申请发明专利20项,已经获得授权专利5项。2018年评为硕士研究生导师,2018年获评中国光学工程学会第三届全国光学工程学科优秀博士学位论文。
      四、经验做法
      充分发挥学会在专家资源和人才培养等方面的优势,打造优势科研平台,显著提升本学科在学术界及行业领域中的话语权、影响力。与国内外知名院校联合培养“青年人才托举工程”入选者,合作举办学术会议,共同引领学科发展,承担社会公共服务,更好服务社会,取得良好学科声誉。
      五、下一步工作考虑
      充分借助学会优势资源,进一步落实“帮传带、大手拉小手”培育模式,从“青年人才托举工程”队伍与平台建设、人才培养、科学研究和社会服务等方面不断加强学科建设,与国内外一流科研团队合作交流,提高人才队伍学术视野和水平。
 


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