当今的信息技术和产业，不外乎由信息的获取、传送、存储、处理和应用所构成，而传感技术，作为信息获取的手段提供了信息的源头，成为了信息技术和产业发展的重要基础之一。在目前，传感技术在信息技术领域获得了高度重视，发展新型传感技术也成为国家的重要战略需求。

而随着光纤通信的发展、光纤网络的普及，光纤传感这一新型传感技术也应运而生，并得以广泛运用。光纤传感技术具有抗电磁干扰、灵敏度高、可靠性好、传输距离远、易于组成分布式传感网络等优点，在强电磁场、易燃易爆、腐蚀性环境、高温高压等极端恶劣条件下进行参数测量与安全监测，具有不可替代的重要作用。而光纤传感器的这些优势，使其在桥梁结构安全测量、大型发电厂监测、高速铁路、石油天然气管线乃至海洋资源勘探、航空航天领域监测等多个场景得以广泛应用。

从技术发展上看，光纤传感技术大体可分为分立式光纤传感与分布式光纤传感。分立式光纤传感与分布式光纤传感两类技术一直相互独立发展，以满足各自特定场景的应用。其中，分立式光纤传感的传感单元以单个光纤传感器的形态出现，再通过空分复用、时分复用、波分复用等技术形成准分布式光纤传感网络，业界公认应用最广泛、种类最多的光纤光栅传感就是分立式光纤传感的代表。而分布式光纤传感主要是利用光纤自身散射效应来对呈一定空间场分布被测参量来进行监测，如长距离、大范围、连续分布的温度场、应力场等。其特点是光纤既作为信号传输介质，同时也是传感单元，其传感单元是连续分布的。

两种技术侧重点不同，对应的应用场景也不同，但可以肯定的是，随着我国新基建的发展，在高速铁路、高速公路、大型桥梁、地下管线、轨道交通、油气管线等陆地应用，及海洋观测、海洋资源勘探、海洋安防的领域的应用中，“大容量、高精度、高密度、长距离、高可靠”等五大特征是目前以及未来光纤传感技术需要且必须攻克的发展目标。

从市场角度来看，光纤传感市场有着较为可观的发展前景：据美国权威机构ElectroniCast的一项研究报告预测，全球光纤传感市场规模将从2019年的54.8亿美元增长至2027年的96亿美元，年复合增长率超20%。而在我国智慧城市、物联网、智能移动终端、智能制造、智能电网、石油石化、新能源等市场的推动下，中国光纤传感市场不断成长。据统计，2020年我国光纤传感市场规模达137亿元人民币。

事实上，我国已成为全球光纤传感器消费最大国，同时经过多年发展，我国光纤传感市场产业化格局已初见雏形。国内多家相关企业坚持自主创新，在其共同努力下，我国国产光纤传感器的市场接受度在满足多种具体应用中稳步提升、部分产品标准及行业应用规范也已建立、且一批具有不同技术特色的中小型高新技术企业正在形成。但值得注意的是，成本过高是我国自主生产光纤传感器厂家需要面对的现实，据悉我国中高端传感器仍需依赖进口，而国内生产的大部分是低端传感器。

但我国在光纤传感的自主创新方面，可谓成绩斐然。近年来，随着行业专家的不懈努力，在低损耗连续光栅动态在线制备技术、油气井监测与邮储勘测中的光纤传感技术、电力行业中的光纤传感技术、城市地下管网的安全监控系统技术、近海水下环境信息感知技术、长距离输水隧道监测中的光纤传感监测技术等应用场景均有突破。

“集腋成裘，聚沙成塔。”虽然目前仍有很多国内难以攻克的技术问题，但随着不断地创新及应用，相信我国在光纤传感领域终将会取得可喜的成就。而作为通信产业链的一环节，随着我国通信产业的发展及政策的加持，光纤传感市场也势必有着值得重视的价值所在。

“双碳”政策为光纤传感器行业带来哪些新的机遇？

在谈这个问题之前，我们先了解几组数据。第一，中国的煤炭占中国第一能源的57.7%，换句话来说，中国社会要能够正常运行主要靠煤炭。

第二，中国煤矿要正常开采，必须通风把瓦斯（主要成分是甲烷）排到大气中去。采煤过程中排放的甲烷占中国总体的甲烷排放量的70%左右。

相信大家近都有看到中美签署了一个协议，加强甲烷减排合作。在面临不采煤，社会就要停顿，采煤又要排放大量甲烷的双重难题下，中国同意减排甲烷的手段是什么呢？主要是通过技术来实现。

采煤过程中甲烷排放，又称“乏风”怎么治理？主要就是把低浓度的甲烷在煤矿底下测出来，这些甲烷通过煤矿排风系统抽到地面上来经过了治理以后，如氧化发电以后，再排放到空气里。治理前和治理后测出来的甲烷数据，就可以知道减排了多少甲烷。而要进行这个计算，都需要使用大量的高精度甲烷传感器。

进一步说，中国目前有几千个煤矿在工作，如果都要实现甲烷减排，这将是一个非常大的市场。

实际上中国要实现“双碳”目标，大力发展新能源是主要手段之一。继2020年年初多省发文鼓励或强制要求新能源配套储能电站，随着而来的将有大量的储能电站被建造出来，而其面临的问题是安全系数不够高，比如北京“4.16”储能电站爆炸事故。

另外一个重点布局的是数据中心，我们国家数据中心很多，整个数据中心的锂电池是2万到3万个是串联在一起，其充电放电是一个疲劳试验过程。等运行到一定程度，锂电池过充产生热量以及易燃气体成为火灾事故的主要原因。

那么如何同时监测上万个电池？光纤传感就可以做到。

我国现在的整体科研和创新环境是史无前列的，激光传感器也同样进入难得的发展机遇期。十四五期间，国家重点研发计划也新设了智能传感器重点专项，对MEMS和激光、光纤类智能传感器技术研发和行业应用都将给予前所未有的支持，有望取得显著成效。

现在特别强调面向中国特有的全产业链和巨大市场，行业应用拉动、需求拉动、问题导向，促进传感器技术创新和产业化。

中国拥有近4万公里高速铁路，高铁安全运行对路基、轨道、隧道、桥梁、边坡，供电和车辆等产生海量高性能多参数传感器及智能监测控制需求。中国的油气管道已达到近20万公里，也为分布式光纤传感器，移动激光气体巡检和遥测气体泄露传感器带来巨大需求。

在面向深空、深海、深地等中国特色的重大工程和重大基础设施，以及当下疫情、人口老龄化带来的大量需求推动下，传感器产品趋向体积小、重量轻、低功耗、智能化，这也自然而然需要通过技术来不断突破，来提高原创性，进而拉动整个传感器产业真正的实现弯道超车。这个时代真正的是通过应用导向和重大需求来创造价值，进而催生出更多有价值的产品。

分布式光纤传感主要应用

（1）周界安防

传统的周界安防解决策略主要是基于红外线对射、视频监控、泄漏电缆及电子围栏等方式，然而这些传统的安防解决策略具有抗环境干扰能力差、抗电磁干扰能力差、检测范围小、维护成本高等缺陷。新时代的周界安防系统不仅需要对各类入侵行为进行实时监控、识别和响应报警，同时还要兼具远程控制与响应、高精度入侵定位、多环境适应性、抗各种扰动、低能耗等特性。

DAS 系统主要利用光纤传感元件对压力及振动敏感度高的特点来进行感应和测量，非常适用于对各类振动及压力等信号进行监测，所以具备传统安全防范体系所不可比拟的优势，已经在政府要地安全、基础设施安全保障、边境防御入侵、电力电网系统安全、超远距离管道监测及自然灾害监测等领域具有广阔的发展与应用。

（2）智慧管线

我国城市大部分地下管网开始进入超期服役阶段，受环境条件所限缺乏必要的监测和预报警手段，且地面其他施工过程时，现场施工管理人员盲目、野蛮开挖，也会对地下管网造成不必要的破坏，给居民生活和公共财产安全造成巨大的威胁（如图5）。

DAS 系统将光缆作为前端传感器，利用光纤中瑞利散射光对振动敏感的特性，对光纤沿途外界扰动信息以及管道的泄露信号进行分布式感知和精确定位，实现全方位连续监测。同时，依靠先进的算法处理和模式识别技术，可以对管道沿途车辆行驶、人工挖掘、机械施工等潜在破坏事件进行判断和监控。

（3）石油勘探

随着我国国民经济的高速发展，我国石油的消耗量将长期处于世界第一的位置。2020 年，国内原油产量1.95 亿吨，原油进口量则达5.42亿吨，对外依存度攀升到了73%，已远远超过了国际公认50% 的“安全警戒线”，石油能源安全问题已迫在眉睫。提高油田勘探开发力度、开辟新技术、降低传统勘探成本、提高石油产量，都是国家对未来能源勘探的重要提升方向。

DAS 系统利用光缆对地震信号传感，将光缆下井，测试光缆的部署简易，整条光纤都可以动态监测地震波信号，实现“单炮全井数据覆盖”，相比传统地震检波器的点式勘探，极大促进了地震勘探生产提质降本增效。

（3）水下安防

我国大陆海岸线有18000 多千米，沿海面积超过0.5 平方千米的岛屿有6500 多个。我国大部分沿海基地和港口缺乏完善的安防体系和有效的防范技术手段，而随着现代水下科学技术的高速发展，各种水下装备正在迅速发展，特别是现代蛙人、水下机器人和微型潜艇等，这些新型水下装备的发展对海军的水面舰艇、军用港口、码头和军事设施等造成了严重威胁。图9 展示了作战蛙人和潜器。

针对水域周界的入侵监测需求，结合光纤传感技术优势，研发能对水上水下入侵目标进行远程警戒探测与识别结合的分布式全光纤防侵入的监测网络，实现对水面舰艇、水下航行器及蛙人等目标的有效探测和识别，为水域安防提供先进技术装备和先进技术手段，成为日益急迫的任务。

文章来源：光电汇，光电通信，感知芯视界