光發(fā)送器（光源）、 光接收器、 敏感元件、 光導(dǎo)纖維及信號處理系統(tǒng)是構(gòu)成光纖傳感器的幾個重要組成部分。有些光纖傳感器中， 光無源器件也作為光線傳感器的重要組成部分。

▲光纖傳感器構(gòu)成示意圖

光纖傳感技術(shù)的核心是光纖傳感器，相應(yīng)的光纖傳感技術(shù)主要分為功能型（傳感型）光纖傳感器和非功能性（傳光型）光纖傳感技術(shù)。

兩種類型的光纖傳感器主要區(qū)別在于，光纖本身是不是作為敏感元件。分布式光纖傳感器即屬于功能型（傳感型）光纖傳感器。

▲兩種光纖傳感器區(qū)別

關(guān)于光纖傳感器更詳細(xì)的知識，請參看《149頁PPT深入了解光纖傳感器各項知識》及《中國光纖傳感技術(shù)發(fā)展路線圖》內(nèi)容，本文不再贅述。

根據(jù)上述光纖傳感器技術(shù)原理，此后發(fā)展為分布式光纖傳感器、準(zhǔn)分布式傳感器和點式傳感器三種，區(qū)別是光纖傳感測量是否連續(xù)。

分布式光纖傳感技術(shù)是在70年代末提出的，它是隨著現(xiàn)在光纖工程中仍應(yīng)用十分廣泛的光時域反射（OTDR）技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來的。

經(jīng)過多年發(fā)展，分布式光纖傳感技術(shù)產(chǎn)生了拉曼散射、布里淵散射、瑞利散射等一系列分布式光纖傳感機理和測量系統(tǒng)，并在多個領(lǐng)域得以逐步應(yīng)用。目前，這項技術(shù)已成為光纖傳感技術(shù)中最具前途的技術(shù)之一。

與離散點式傳感器、準(zhǔn)分布式傳感器相比，分布式光纖傳感系統(tǒng)中的傳感光纖既是傳感單元，亦是傳輸單元，一臺監(jiān)測距離數(shù)十至數(shù)百公里的光纖傳感設(shè)備可等效于數(shù)十至百萬個溫度、應(yīng)力、聲波探測單元，監(jiān)測距離內(nèi)全覆蓋，在長距離大范圍監(jiān)測場合下較離散點式、準(zhǔn)分布式傳感器具備優(yōu)勢。

分布式光纖傳感器中的光纖能夠集傳感、傳輸功能于一體，能夠完成在整條光纖長度上環(huán)境參量的空間、時間多維連續(xù)測量，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于布設(shè)、性價比高、易實現(xiàn)長距離等獨特優(yōu)點，特別適用于工作環(huán)境惡劣、監(jiān)測距離長的電網(wǎng)基建、城市管廊、油氣能源基建、海底纜線、交通基建、城市安防等領(lǐng)域中，受益于下游應(yīng)用領(lǐng)域的建設(shè)需求，推動了分布式光纖行業(yè)的快速發(fā)展。

分布式光纖傳感器在技術(shù)層面與準(zhǔn)分布式傳感器和點式傳感器及其他常見傳統(tǒng)傳感器的對比如下：

▲來源：中商情報網(wǎng)

根據(jù)調(diào)制方式，光纖傳感器還分為強度調(diào)制與頻率調(diào)制分類。強度調(diào)制傳感器是成本較低的，用在一些工程領(lǐng)域較多（比如，側(cè)液面，位移，間隙，壓力等甚至與生物化學(xué)指標(biāo)結(jié)合在一起的。）頻率調(diào)制像光柵多用在高價值的目標(biāo)對象上，比如戰(zhàn)斗機，航天器，大型客機，油井等等。

國際上有一些不錯的高端光柵傳感器公司，比如Luna，不過光纖本身加上數(shù)采價格不菲。做研究的采購多。目前，單光柵的比較便宜，多光柵的價格比較貴。

光纖傳感器呈指數(shù)級增長，分布式光纖傳感將打敗其他光纖技術(shù)！中國光纖傳感產(chǎn)業(yè)鏈正在崛起！華為亦推出光纖傳感器產(chǎn)品

光纖傳感器市場有多大？

據(jù)此前知名市場咨詢機構(gòu) IDC 物聯(lián)網(wǎng)和通訊業(yè)務(wù)副總裁 Hugh Ujhazy介紹，預(yù)計2021-2025年，光纖傳感器（FOS）市場將呈指數(shù)級增長。基礎(chǔ)設(shè)施、公共服務(wù)和檢測的巨大需求將大大促進(jìn)分布式光纖傳感的應(yīng)用。光纖能夠適應(yīng)各種挑戰(zhàn)環(huán)境，是推動市場增長的另一個因素。

據(jù)IDC預(yù)測，在2021-2025年期間，亞太地區(qū)（不包括日本），公共服務(wù)、石油和天然氣、水資源、交通基礎(chǔ)設(shè)施和街道照明的互聯(lián)設(shè)備數(shù)量將保持每年9.15%的復(fù)合增長率。這反映了在5年內(nèi)連接設(shè)備將從17億臺上升到25億臺。

到2025年，這一總數(shù)將占該地區(qū)連接終端總數(shù)的20%以上。近年來，由于COVID-19疫情，全球人民被迫改變工作和生活方式。于是，保護(hù)和維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施變得尤其重要。由于交通、能源和通信領(lǐng)域需要建立有彈性和高可靠的基礎(chǔ)設(shè)施，導(dǎo)致企業(yè)和家庭網(wǎng)絡(luò)連接的需求爆炸式增長。光纖已成為滿足這種不斷增長的通信需求的首選基礎(chǔ)設(shè)施。2021-2025年，移動和固定網(wǎng)絡(luò)的流量數(shù)據(jù)預(yù)測年復(fù)合增長率為13.9%，意味著到2025年，總流量將達(dá)到801.6PB，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2021年的476PB，大部分流量通過光纖網(wǎng)絡(luò)來傳輸。

分布式光纖傳感（DFOS）迅速被接納，促使制造商和供應(yīng)商大力投資研發(fā)，為客戶提供更好的產(chǎn)品。服務(wù)提供商嘗試控制效率和優(yōu)化生產(chǎn)工藝，以獲得最大的市場份額，并打敗光纖技術(shù)的其他競品。

據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院引用Frost&Sullivan（沙利文）報告數(shù)據(jù)顯示，2022年，我國光纖傳感解決方案市場規(guī)模達(dá)到93.5億元。預(yù)測到2023年，市場規(guī)模將達(dá)到117.5億元。隨著電網(wǎng)基建、城市管廊、油氣能源基建、海底纜線等行業(yè)投資的高速發(fā)展整體光纖傳感市場快速增長。

▲數(shù)據(jù)來源：弗若斯特沙利文、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

根據(jù)凌云光纖傳感報告，分布式光纖傳感市場應(yīng)用以油氣為主，包括油氣管道、油氣井下和油氣抗震的應(yīng)用，占了整體應(yīng)用的46%，軍用及事業(yè)領(lǐng)域占比12%，建筑領(lǐng)域及其他占比43%。也應(yīng)證了其在易燃易爆領(lǐng)域，以及廣域的優(yōu)勢。

光纖傳感產(chǎn)品具有小批量多品種、分布在各種細(xì)分市場的特點，國內(nèi)外的確沒有大型的專業(yè)做光纖傳感的公司，也鮮有光纖傳感器的市場數(shù)據(jù)；但是很多國外的石油巨頭、軍工巨頭，還有ABB、西門子這樣的電力設(shè)備大公司都有自己的光纖傳感業(yè)務(wù)，只不過外人對這些業(yè)務(wù)的發(fā)展情況很難摸清楚。在一些新興領(lǐng)域，比如分布式傳感，也有一批中小型的專業(yè)公司。

根據(jù)咨詢公司QYResearch的數(shù)據(jù)顯示，目前全球排名前五的光纖傳感器制造商有：Micron Optics、Honeywell、FISO Technologies、Omron和FBGS Technologies GMBH，市場份額約為39%。

目前無國產(chǎn)光纖傳感器廠商在全球市場中占據(jù)較大份額，2023年國產(chǎn)光纖傳感器龍頭企業(yè)光格科技在科創(chuàng)板上市（相關(guān)信息參看《國產(chǎn)光纖傳感器龍頭企業(yè)上市！》），光格科技客戶包括兩大電網(wǎng)公司國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)，主要發(fā)電集團(tuán)華能集團(tuán)、國家電力投資集團(tuán)、大唐集團(tuán)、國家能源集團(tuán)，主要海纜廠商中天科技、亨通光電、漢纜股份、東方電纜，以及葛洲壩集團(tuán)、中國中鐵等行業(yè)龍頭企業(yè)或其下屬單位，公司產(chǎn)品分布于全國各省市區(qū)域。

此外深圳中科傳感、無錫聯(lián)河、珠海光辰、上海拜安、北京佰為深等多所國產(chǎn)傳感器企業(yè)都擁有了全套的光纖傳感解調(diào)方案。

從技術(shù)上來看，國產(chǎn)光纖傳感技術(shù)已經(jīng)很接近世界先進(jìn)水平，差距在不斷縮小中。

在光纖傳感系統(tǒng)的核心部件上，包括廈門彼格的窄帶光源，世維通的鈮酸鋰波導(dǎo)，以及長飛，長盈通保偏光纖，先品耐高溫耐輻射特種光纖及相關(guān)的器件方面都實現(xiàn)了國產(chǎn)化。

此外，我國知名ICT設(shè)備商業(yè)華為，此前亦發(fā)布了兩款光纖傳感器產(chǎn)品，應(yīng)用于管線巡檢查和周界安防場景。

▲來源：華為官網(wǎng)

結(jié)語

和其光電獲得中車集團(tuán)、中國電氣裝備等知名國企的投資，證明了其光纖傳感器技術(shù)在高鐵、電力等領(lǐng)域的潛在市場價值。

光纖在現(xiàn)代信息通信中具有重要作用，并且快速增長，隨著光纖技術(shù)的普及，光纖傳感技術(shù)也呈指數(shù)級增長，憑借高靈敏度、高精度、抗電磁干擾、耐腐蝕等眾多優(yōu)點，光纖傳感技術(shù)在石化、醫(yī)療、新能源、交通等等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

國產(chǎn)光纖傳感技術(shù)已接近世界先進(jìn)水平，隨著國產(chǎn)替代的進(jìn)行，以及光纖傳感需求的迅猛增長，國產(chǎn)光纖傳感企業(yè)將迎來新一輪爆發(fā)期！

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審核編輯 黃宇