国防科学技术大学
胡永明
2011.12.27
从光纤传感到光纤信息
一、光纤传感技术发展的简单回顾
二、光纤传感产业的形成
光纤传感器基础研究、应用研究、工程研究
简单传感性能的演示与验证、简单传感器
件、复杂传感系统、
实用光纤传感系统的技术构成
－－系统集成完备技术体系
基础研究应用研究工程研究实用化光纤水听器探测基元用光纤耦合器
干涉型光纤水听器
基础研究应用研究工程研究反射膜
反射膜
光纤参考臂光纤传感臂3dB 耦合器 光电探测器 LD 激光器
基础研究应用研究工程研究光纤矢量水听器
A
Coupler
acceleration
M
B
基础研究应用研究工程研究光纤标量声压水听器设计定型产品
基础研究应用研究工程研究用于超细线阵的小型化光纤水听器基元
光纤水听器定型产品指标体系
1.外观质量和标志
2.外形尺寸
3.重量12.工作温度
13.高温贮存
14.低温贮存
15.温度突变
16.振动
17.颠震
18.声压灵敏度压力稳定性
19.静水压力
20.水听器尾纤抗拉试验
21.浸渍
4.声压相移灵敏度
5.声压相移灵敏度起伏
6.加速度相移灵敏度
7.无指向性起伏
8.等效噪声声压谱级
9.动态范围
10.相位一致性
11.水听器信号稳定性
基础研究应用研究工程研究
基础研究应用研究工程研究光纤矢量水听器基本指标及探测性能
x轴:正交串扰为－48.4dB，最大值不
均匀性为0.4dB；
y轴:正交串扰为－50.5dB,最大值不
均匀性为0.0dB ；
z轴:正交串扰为－46.7dB,最大值不
均匀性为0.4dB 。
基础研究应用研究工程研究光纤水听器阵列复用技技术
空分复用
时分复用
波分复用
DWDM
…………D1A/D1A/D 8D8EDFA Multi-channel
PGC demodulation
system …………wet end Control signal Laser8
AOM EOM Laser1
Laser2
P P-WDM EDFA Isolator dry end
1
λ1λ8
λ8
λ0ωm ω8TX8W 64基元信号处理系统
基础研究应用研究工程研究
8个64基元光学模块堆积成512基元光纤水听器阵列
DWDM …………D1A/D1A/D8D8EDFA Multi-channel PGC demodulation system …………wet end Control signal Laser8AOM EOM Laser1Laser2P P-WDM EDFA Isolator dry end 1λ1λ8λ8λ0ωm ωDWDM …………D1A/D1A/D8D8EDFA Multi-channel PGC demodulation system …………wet end Control signal Laser8AOM EOM Laser1Laser2P P-WDM EDFA Isolator dry end 1λ1λ8λ8λ0ωm ωDWDM …………D1A/D1A/D8D8EDFA Multi-channel PGC demodulation system …………wet end Control signal Laser8AOM EOM Laser1Laser2P P-WDM EDFA Isolator dry end 1λ1λ8λ8λ0ωm ωDWDM …………D1A/D1A/D8D8EDFA Multi-channel PGC demodulation system …………wet end Control signal Laser8AOM EOM Laser1Laser2P P-WDM EDFA Isolator dry end 1λ1λ8λ8λ0ωm ωDWDM …………D1A/D1A/D8D8EDFA Multi-channel PGC demodulation system …………wet end Control signal Laser8AOM EOM Laser1Laser2P P-WDM EDFA Isolator dry end 1λ1λ8λ8λ0ωm ωDWDM …………D1A/D1A/D8D8EDFA Multi-channel PGC demodulation system …………wet end Control signal Laser8AOM EOM Laser1Laser2P P-WDM EDFA Isolator dry end 1λ1λ8λ8λ0ωm ωDWDM …………D1A/D1A/D8D8EDFA Multi-channel PGC demodulation system …………wet end Control signal Laser8AOM EOM Laser1Laser2P P-WDM EDFA Isolator dry end 1λ1λ8λ8λ0ωm ωDWDM …………D1A/D1A/D8D8EDFA Multi-channel PGC demodulation system …………wet end Control signal Laser8AOM EOM Laser1Laser2P P-WDM EDFA Isolator dry end 1λ1λ8λ8
λ0ωm ω基础研究应用研究工程研究
基础研究应用研究工程研究
基础研究应用研究工程研究
基础研究应用研究工程研究
光纤矢量水听器消左右舷模糊与矢量增益
0100200300400
0100
200
300
400基础研究
应用研究工程研究
基础研究应用研究工程研究
基础研究应用研究工程研究
一、光纤传感技术发展的简单回顾
基础研究应用研究工程研究
美国
2003年8月最新型攻击核潜艇“弗吉尼亚”号下
水，安装了2700个光纤水听器，获得信号增益34.3dB 挪威：
2010年完成含有4000个传感器（24000个光纤光栅）的传感阵列实验，。
英国：2006～2009进行8192基元光纤矢量水听器（32768信道) 超远程、大规模岸基阵开发。
工业化光纤水听器阵制造技术
工业化光纤水听器阵制造技术
基础研究应用研究工程研究
英国：32768基元系统
Maximum capacity:
WDM: 16Wave
SPACE: 4*16*2S=128S
TDM: 4T*4XYZT
In all 8192OSU= 32768 sensors
30,000 sensors as mentioned in P.Nash’newest publish in
OFS2009
基础研究应用研究工程研究•美国海军发展规划提出提高未来声纳探测能力的三条措施：
–发展大容量计算能力
•满足不断膨胀的大规模实时阵列信号处理的要求
–发展新型传感器
•可大规模组阵，可快速布设
•光纤水听器、矢量传感器等
–利用相干匹配场信号处理技术
•与水声物理相适配的阵列信号处理技术
基础研究应用研究工程研究飞腾系列DSP芯片
2010年4 核军品FT-QDSP
–80亿次运算/秒
•定点性能8GIPS 浮点性能6GFLOPS 功耗5W –性能4倍于TiC6713
2011年4 核FT-QBaseDSP
–600亿次运算/秒
•定点性能64GMACs
•浮点性能32GFLOPS
•功耗10W
–性能30倍于TiC6713
•2014年16 核FT-M7000DSP
–4800亿次运算/秒
•定点性能512GMACs 浮点性能256GFLOPS –性能240倍于TiC6713
算法（参数）\平台Ti 320C6713
运算时间
(单位：ns)
FT-QDSP
运算时间
(单位：ns)
FT-QBaseDSP
运算时间(
单位：ns)
FT-M7000DSP
运算时间
(单位：ns)
定点向量点积
（nx：1024，数据：
16位整数）
52420427.2 3.4
浮点1维基2 FFT（复
数）（nx：1024，数
据：32位浮点数）
20522104281390.4173.8
1维基4 FFT（复数）
（nx：1024，数据：
16位整数）
132375676756.894.6
定点IIR滤波
（nh：1024，数据：
16位整数）
152742211532820.4705.1
定点自相关
（nx：512，nr：8，
数据：16位整数）
20821074143.217.9定点1维基2 FFT（复
数）（nx：2048，数据：16位整数）46290106081414.4176.8
基础研究应用研究工程研究
基础研究应用研究工程研究
基础研究应用研究工程研究
基础研究应用研究工程研究
一、光纤传感技术发展的简单回顾
基础研究应用研究工程研究
水下信息网和无数小型互相协同、具有不同功能的水下无人运动平台组成的监测体系，它具有柔性的自组织结构，运用灵活，在复杂环境下有极强的抗毁和生存能力。
产学研结合之惑
产业技术发展
产业形成机制
新兴信息产业模式
关于“2014光纤传感技术与产业化论坛”建议
从单一技术到完备的技术
研究转型
工业化生产技术
产业平台的形成
批量规模化的工业生成
市场的形成
市场观念与机制
技术主导与市场主导
研究经费支撑
市场中自立
资本的力量
产业化的努力
－－复杂环境光纤信息技术国家地方联合工程实验室围绕提升新兴光纤信息产业发展创新能力的核心问题，进行应用于复杂环境下的高水平、高层次光纤信息产业开发创新平台建设。
按现代信息产业发展模式和要求，建立具有国内领先水平、结构合理的创新团队，建立先进工程化研究和试验的体系，建立有利于技术创新、成果转化的机制，加快科研成果向现实生产力转化，解决影响产业发展的共性关键问题，促进新兴光纤信息产业的发
展，为实现区域经济持续发展提供技术支撑。
－－复杂环境光纤信息技术国家地方联合工程实验室
国家倡导
国家重大工程需求牵引
大国企介入
力量的聚集
重点突破
全面开花
市场形成与主导
新兴信息产业模式
新一代信息技术发展
物联网时代的光纤传感发展
现代信息产业模式的光纤传感发展
物联网时代的光纤传感发展
信息获取信
息
接
入
信
息
处
理
信
息
应
用
信
息
传
输
物联网时代的光纤传感发展
信
息
获
取信
息
接
入
信
息
处
理
信
息
应
用信
息
传
输
现代信息产业模式的光纤传感发展
元器件制造
系统集成
系统运营
信息服务
现代信息服务产业的产生
从物流产生价值到信息流产生价值
建议专题：
¾产业技术发展
¾产业形成机制
¾新兴信息产业模式
谢谢。
