成果推介：新一代高速光纤光栅传感解调仪

新一代高速光纤光栅传感解调仪

1. 市场应用前景

本项目依托南京大学现代工程与应用科学学院和精准光子集成与系统应用教育部工程研究中心研究团队，利用自主研制的新一代光纤光栅传感解调仪搭配自主设计的高精度FBG传感器组成传感系统，目前已成立产业化公司并成功实现产品产业化，通过了业内权威机构的稳定性测试和性能测试，实现量产，相关技术产品已直接或间接服务于多家研发机构或公司，致力于服务包括桥梁隧道、地灾监测、航空航天、海洋船舶等面向大范围、高精度、多点位、多参量传感应用场景，并且能够满足多种极端环境下的应用需求。

2. 痛点问题

（1）解调系统核心器件——光源芯片被国外垄断

光纤光栅（FBG）传感技术是国家众多科学研究和民用工程领域中必不可少的监测手段之一，然而我国光纤光栅传感监测系统特别是高速大容量FBG传感解调仪主要由国外公司垄断。其中的核心半导体扫描激光光源芯片100%依赖进口，主要基于Finisar公司（被收购，现为Coherent公司）等美国公司的半导体可调谐激光器，其缺点是一方面受制于激光器工作带宽，只能完成C波段扫描，且波长扫描步进固定；另一方面，其单模稳定性一般，高速扫描时会有模式跳变情况发生，需要额外算法进行纠正，影响高速解调系统的稳定性，同时面临进口芯片“卡脖子”问题，不仅价格贵、货期长、售后跟不上，更有随时断供的风险会遏制我国高精尖领域的发展与应用。

（2）主流产品多元，但性能提升仍有空间

FBG传感解调仪的性能高度依赖于核心光源芯片的性能，而目前市场上缺乏一款能够实现稳定快速宽带扫频的FBG传感专用光源芯片。且目前的FBG传感技术由于主流FBG传感解调仪的性能缺陷制约，被主要应用在位置相对固定、对成本不够敏感的场景，严重限制了FBG传感技术的发展。

3. 解决方案

针对当前市场解调仪产品存在的高速解调不稳定、扫频速率和传感器带载能力不足等问题，本团队成功研制出了基于精准光子集成芯片的新一代高速光纤光栅传感解调仪，首次实现了高性能低成本国产化光纤光栅解调仪产品，解决了核心光源芯片严重依赖进口的问题，搭配自主设计高精度FBG传感器组成传感系统，是全新一代的高性能低成本光纤光栅传感解调方案。

（1）基于原创精准光子集成——重构等效啁啾（REC）芯片技术设计并制备了矩阵式结构的分布式反馈（DFB）阵列光源芯片，是一款从核心光芯片——激光器封装——驱动电路——探测采集电路全流程均实现自主可控，激光光源全国产化的高性能光纤光栅解调系统产品，具有波长精准、功率稳定、带宽可调及支持灵活定制等优势；

（2）通过自主设计的专用高速驱动电路进行快速波长扫描，可实现连续覆盖50 nm以上的波长范围，最高扫频速度可达5 kHz；

（3）提出的独创“帧同步”解调技术，采用了两路同步触发扫描配合高速DA采集电路，实现了传感信号的高精度快速解调；

（4）传感解调系统带载能力强，单个传感解调仪产品通过多通道并行复用后支持同时连接的传感器数量可达1000个以上，能够实现多物理量精准解调。

4. 竞争优势分析

（1）性能优势

与目前行业同类产品相比较，本项目研究产品在扫频速度、扫频范围、带载能力等方面均可以达到甚至超越竞争产品；

（2）价格优势

在保证性能优势的情况下，产品具备国产化特色自主可控，具有较大价格优势。

5. 知识产权

申请国家发明专利6项，已获授权2项，申请实用新型专利7项，软著3项，发表高质量SCI论文及EI论文多篇。