摘要：基于光纤的光子传感器已成为环境监测领域的一项变革性技术，具有无与伦比的灵敏度、精度和多功能性。Consegic Business Intelligence 分析称，光子传感器市场规模预计将从 2023 年的 267.4124 亿美元增至 2031 年的 651

基于光纤的光子传感器已成为环境监测领域的一项变革性技术，具有无与伦比的灵敏度、精度和多功能性。Consegic Business Intelligence 分析称，光子传感器市场规模预计将从 2023 年的 267.4124 亿美元增至 2031 年的 651.0046 亿美元，预计到 2024 年将增长至 296.6173 亿美元，2024 年至 2031 年的复合年增长率为 11.8%。利用光纤中光传输的独特特性，这些传感器可为各种应用提供实时数据，包括空气质量评估、水污染检测和气候监测。该领域的最新进展正在推动环境科学的创新，使监测系统更加高效、适应性更强。

光纤光子传感器基础知识

光纤光子传感器利用光与环境相互作用产生的光变化来测量物理、化学或生物变化。光在光纤中传播，通过评估其强度、相位、波长或偏振等特性的变化来检测环境参数。这类传感器因其抗电磁干扰能力强、远距离传感可行性高以及在恶劣环境下的耐用性等诸多优点而备受青睐。

传感技术的进步

分布式光纤传感器可以跟踪光纤的整个长度，因此非常适合管道泄漏检测或结构健康监测等大规模应用。分布式声学传感 (DAS) 的最新发展使其能够探测微小振动，从而可用于监测地震活动和水下生态系统。

光纤布拉格光栅 (FBG) 传感器的灵敏度和微型化程度已得到显著提升。这些传感器通过改变反射光的波长来识别应变、温度和压力的变化。目前，它们正与纳米材料结合，以提高对污染物和有害物质的检测限。基于表面等离子体共振 (SPR) 的光纤传感器也得到了显著改进，现在能够实时检测水和空气中的化学和生物制剂。这些在光纤表面使用金属涂层的传感器能??够增强光与环境的相互作用，从而提高其在分子水平上监测污染物的灵敏度。

环境监测应用

采用增强光谱技术的光学传感器可以检测痕量气体，例如二氧化碳、甲烷和氮氧化物。这些设备提供的高分辨率数据对城市空气质量管理和气候研究至关重要。光纤传感器在水质的实时评估中发挥着重要作用。它们能够测量pH值、浊度、溶解氧以及重金属或有机物污染等参数。多参数传感技术使单根光纤能够同时监测多个探头，从而提高工作效率。用于海洋温度梯度和盐度跟踪的分布式传感器数量已超过以往的方法。最近的发明是将光纤集成到浮标和自主水下航行器（AUV）中，用于收集自然环境数据。光子传感器正应用于废物管理系统，以检查温室气体的排放，并检测垃圾填埋场中是否存在有毒物质泄漏。这些传感器具有更高的耐用性，即使在高腐蚀性环境中也能保持良好的性能。

微型化和网络化的创新

光纤传感器的微型化使得这些传感器能够嵌入到可操作和可穿戴设备中，从而进行现场环境评估。光学MEMS（微机电系统）技术满足了对微型轻量传感器的需求，这些传感器即使在最恶劣的地形中也能远程部署。

此外，光纤传感器与物联网的融合改变了环境监测系统，并催生了新的产品。受监测的传感器主动将信息传输到中央平台，然后进行分析，进行预测分析，并促进快速应对环境威胁。

结论

基于实际物理学的光纤光子传感器在环境监测工具方面取得了巨大的进步。随着分布式传感、光纤光栅技术和表面等离子体共振（SPR）应用的发展，这些传感器正在为环境变化的检测和分析设定新的极限。只要这项发明存在，它们对全球环境问题和可持续发展的影响就将进一步增强。

来源：千家智客