中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)
China Electronic Components Association
東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院智能感知與傳感器科研團(tuán)隊(duì)（以下簡(jiǎn)稱：傳感器團(tuán)隊(duì)）經(jīng)過(guò)十余年不懈努力，在光纖傳感器原理與方法研究領(lǐng)域不斷取得重大突破。相關(guān)科研成果處于國(guó)際領(lǐng)先水平，已在服務(wù)國(guó)家海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略和保障人民生命健康等領(lǐng)域開(kāi)展了示范應(yīng)用。
先人一步，破解光纖傳感器關(guān)鍵共性問(wèn)題
錨定光纖傳感器科學(xué)前沿，開(kāi)展基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，破解傳感器“卡脖子”問(wèn)題，始終是傳感器團(tuán)隊(duì)持之以恒的初心和使命。
傳感器團(tuán)隊(duì)由東北大學(xué)校長(zhǎng)助理、秦皇島分校校長(zhǎng)、國(guó)家杰青趙勇教授領(lǐng)銜，包括王琦、張亞男、李雪剛等多名國(guó)家青年拔尖人才、國(guó)家優(yōu)青、遼寧省優(yōu)青等高層次人才以及致力于傳感器科研的優(yōu)秀學(xué)生團(tuán)隊(duì)。
東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院副院長(zhǎng)王琦介紹，傳感器團(tuán)隊(duì)從2013年開(kāi)始，立項(xiàng)開(kāi)展“高性能全光纖傳感原理與方法研究”，不斷攻堅(jiān)克難，在光纖傳感技術(shù)“測(cè)不到、測(cè)不全、測(cè)不準(zhǔn)”等共性科學(xué)問(wèn)題研究上做到先人一步。
“光纖傳感器具有防腐蝕、輕小柔韌、生物相容性好等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，尤其適用于極端特殊環(huán)境復(fù)雜難測(cè)參數(shù)的檢測(cè)，是國(guó)家亟須突破的技術(shù)之一?！蓖蹒榻B，傳感器“測(cè)不到、測(cè)不全、測(cè)不準(zhǔn)”，矛盾既對(duì)立又統(tǒng)一，如靈敏度提升就會(huì)造成測(cè)量范圍縮小，測(cè)量范圍增大就會(huì)導(dǎo)致靈敏度不足。
傳感器團(tuán)隊(duì)從光與物質(zhì)相互作用機(jī)理出發(fā)，從基礎(chǔ)理論的角度解決難題，提升光纖傳感器的關(guān)鍵性能。他們提出高階光波模式與等離激元模場(chǎng)耦合增強(qiáng)表面電場(chǎng)的新理論，為解決痕量物質(zhì)測(cè)不到的難題提供理論保證；發(fā)現(xiàn)了光纖內(nèi)色散轉(zhuǎn)折點(diǎn)調(diào)控靈敏度的新現(xiàn)象，提出多模態(tài)光譜信號(hào)匹配拓展測(cè)量范圍的新方法，從本質(zhì)上解決了傳感器高靈敏度與大測(cè)量范圍之間的固有矛盾，為解決傳感器測(cè)不全的難題提供了理論依據(jù)；提出偏振態(tài)修正與特殊量子探測(cè)態(tài)輸入的光纖等離激元傳感新理論，突破了傳統(tǒng)量子態(tài)散粒噪聲極限，奠定了高信噪比傳感器的理論基礎(chǔ)。
傳感器團(tuán)隊(duì)厚積薄發(fā)，為我國(guó)光纖傳感器科研和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了相關(guān)理論基礎(chǔ)，有望為光纖傳感器研究打開(kāi)更為寬廣的大門(mén)。我國(guó)高端微機(jī)電系統(tǒng)傳感技術(shù)開(kāi)拓者和帶頭人、中國(guó)工程院院士蔣莊德認(rèn)為，傳感器團(tuán)隊(duì)達(dá)到的光纖傳感器靈敏度是目前實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到的最好水平，實(shí)現(xiàn)了超痕量物質(zhì)濃度的高靈敏度檢測(cè)。項(xiàng)目開(kāi)始至今，傳感器團(tuán)隊(duì)共發(fā)表中國(guó)科學(xué)院一區(qū)論文90余篇，ESI高被引論文1篇，獲批國(guó)家級(jí)項(xiàng)目14項(xiàng)，獲授權(quán)發(fā)明專利20余項(xiàng)。
永無(wú)止境，推進(jìn)科研與產(chǎn)業(yè)化一直在路上
“光纖傳感器應(yīng)用廣泛，是深海等領(lǐng)域科研不可或缺的利器，其研究永無(wú)止境。”王琦說(shuō)。
傳感器團(tuán)隊(duì)聚焦深海探測(cè)進(jìn)行溫度、鹽度、深度傳感技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)了溫度和鹽度的一體化低噪聲測(cè)量，在100℃全量程范圍內(nèi)分辨力突破0.001℃，海水鹽度測(cè)量分辨力提升一個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到0.0016‰。這些重要科研突破，為海洋航行安全和深海探測(cè)提供了堅(jiān)實(shí)科技保障。
光纖傳感器在生命健康領(lǐng)域的應(yīng)用，是傳感器團(tuán)隊(duì)的重要科研方向。
“光纖傳感器在重大疾病早發(fā)現(xiàn)早治療方面能夠發(fā)揮重要作用?！蓖蹒榻B，高靈敏度、低檢測(cè)限是光纖傳感器重要特征，團(tuán)隊(duì)發(fā)明的“金膜—金納米棒—氧化石墨烯膜”三明治結(jié)構(gòu)光纖傳感器，其靈敏度提升2個(gè)數(shù)量級(jí)，可以測(cè)量出含量極低的癌癥等重大疾病標(biāo)志物。
“團(tuán)隊(duì)進(jìn)行基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，突破傳感器‘卡脖子’問(wèn)題的同時(shí)，與一些單位在海洋探測(cè)和醫(yī)療領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)和產(chǎn)品化探索。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，高性能全光纖傳感器的實(shí)際應(yīng)用將成為現(xiàn)實(shí)，為加快建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)，實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)貢獻(xiàn)力量。”王琦說(shuō)。
