涂層纖維中的超聲波分布圖：Diamandi，London，Bashan和Zadok

光纖使互聯(lián)網(wǎng)成為可能，實(shí)際上它們無處不在：地下和海底。光纖不僅僅可以承載信息：它們還是出色的傳感器。纖細(xì)的光纖支持超過數(shù)百公里的測量，幾乎可以嵌入任何結(jié)構(gòu)中，可以在危險(xiǎn)環(huán)境中運(yùn)行并承受電磁干擾。

最近，光纖傳感器的一項(xiàng)重大突破促進(jìn)了液體在玻璃纖維邊界外的映射，即使光纖中的引導(dǎo)光從未直接到達(dá)那里。這種看似矛盾的測量是基于光力學(xué)的物理原理。光本身的傳播足以在光纖中感應(yīng)超聲波。這些超聲波繼而可以探測光纖的周圍環(huán)境，類似于醫(yī)學(xué)診斷中常見的超聲波成像。以色列Bar-Ilan大學(xué)和瑞士EPFL的研究人員分別報(bào)告了對(duì)數(shù)公里光纖外液體的分析。

迄今為止，所有獲得的結(jié)果都遭受了一個(gè)主要缺點(diǎn)：必須先去除薄玻璃纖維的保護(hù)性聚合物涂層。如果沒有這種保護(hù)性涂層或通常所說的“外套”，直徑為125微米的裸露纖維就沒有太多機(jī)會(huì)了。人們無法考慮在研究實(shí)驗(yàn)室之外使用幾公里長，未受保護(hù)的光纖。不幸的是，標(biāo)準(zhǔn)的纖維涂層是由極其順應(yīng)性的丙烯酸聚合物內(nèi)層制成的。該層完全吸收了從光纖發(fā)出的超聲波，并防止它們到達(dá)被測介質(zhì)。涂層的存在代表傳感器概念必須克服的另一障礙。

保持在水中的1.6公里長涂層光纖中的光機(jī)相互作用的映射。相反，浸泡在乙醇中的部分比較突出（較高峰區(qū)域）。

解決此難題的方法是采用不同的合適涂層。市售的纖維也可以用聚酰亞胺制成的外套來保護(hù)。最初提出了特定材料來保護(hù)高溫纖維。但是，Bar-Ilan和EPFL的最新研究表明，聚酰亞胺涂層還可以提供超聲波的傳輸。其后果是重大的：巴伊蘭大學(xué)的研究人員在《應(yīng)用物理快報(bào)-光子學(xué)》雜志上發(fā)表的一篇新文章中表示，他們現(xiàn)在能夠?qū)κ鼙Ｗo(hù)光纖外部的介質(zhì)進(jìn)行光機(jī)械傳感和分析，從而可以對(duì)其進(jìn)行部署。在適當(dāng)?shù)那闆r下。

Bar-Ilan大學(xué)工程學(xué)院的Avi Zadok教授說：“聚酰亞胺涂層讓我們享受到了兩全其美的享受�！� “它為光纖提供了一定程度的保護(hù)，以及與外界的機(jī)械連接�！� Zadok和研究學(xué)生Hilel Hagai Diamandi，Yosef London和Gil Bashan對(duì)涂層纖維中的光聲相互作用進(jìn)行了詳盡的分析。關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)支持多種彈性模式，這些模式表現(xiàn)出復(fù)雜的耦合動(dòng)力學(xué)。Zadok說：“我們的分析表明，光機(jī)械行為比裸光纖要復(fù)雜得多。” “結(jié)果很大程度上取決于涂層厚度和幾何形狀的亞微米公差。必須采用適當(dāng)?shù)男��?zhǔn)形式。”

盡管增加了難度，但已通過實(shí)驗(yàn)證明了液體在包覆纖維外的映射。該小組實(shí)現(xiàn)了超過1.6 km的聚酰亞胺涂層光纖的感應(yīng)，該光纖大部分時(shí)間都浸在水中。但是，將200米長的部分保留在乙醇中。測量結(jié)果可區(qū)分兩種液體，并正確放置放置在乙醇中的切片。結(jié)果代表了這一新興傳感器概念的重要里程碑。Zadok教授說：“一種可能的應(yīng)用是灌溉監(jiān)控。水的存在會(huì)改變涂層的性能。我們的測量協(xié)議能夠識(shí)別這種變化。” 正在進(jìn)行的工作致力于改善測量范圍，分辨率和精度。