引言：
日本橫濱國立大學（YOKOHAMA National University）的研究團隊於 2026 年 5 月 8 日發表了一項突破性的光纖感測技術。這項技術能夠直接讀取光電偵測訊號電頻譜中的干涉圖樣，為應變與位移的精準測量帶來了全新的可能性。此創新方法利用了基於聚合物光纖的單模-多模-單模（single-mode–multimode–single-mode，SMS）結構，透過複雜的多模光傳播產生獨特的相對模態延遲，進而將這些延遲轉化為可測量的電頻率域中的波谷。
SMS結構設計：
光纖感測的核心
研究團隊所開發的這項技術，核心在於其獨特的 SMS 結構設計。這種結構利用聚合物光纖作為基礎，透過單模光纖與多模光纖的巧妙結合，實現了對光訊號的精準控制。在多模光纖中，光線以多種模式傳播，產生複雜的干涉現象。
這些干涉現象會導致不同的光線模式產生不同的延遲，也就是所謂的相對模態延遲。這些延遲並非雜訊，而是被研究團隊巧妙地轉化為可測量的訊號。透過分析電頻率域中的波谷，研究人員可以精確地推算出光纖所受到的應變或位移，從而實現高精度的感測。
電頻譜分析：
解讀應變與位移的關鍵
傳統的光纖感測技術通常需要複雜的光學儀器來解讀光訊號，而橫濱國立大學的這項新技術則另闢蹊徑，直接在電頻譜中分析訊號。當光訊號經過光電偵測器轉換為電訊號後，研究人員可以利用頻譜分析儀等工具，觀察電頻率域中的變化。
由於相對模態延遲會直接影響電頻譜的結構，因此透過分析頻譜中的波谷位置和深度，研究人員可以精確地推算出光纖所受到的應變或位移。這種方法不僅簡化了感測系統的複雜性，也提高了感測的靈敏度和準確性。
潛在應用：
廣泛領域的革新
這項創新光纖感測技術具有廣泛的應用前景。由於其高靈敏度和精確性，它可以被應用於結構健康監測、生物醫學感測、環境監測等領域。例如，在橋樑或建築物的結構健康監測中，可以利用這種感測器來實時監測結構的應變情況，及早發現潛在的安全隱患。
此外，在生物醫學領域，這種感測器可以用於監測人體內部的生理參數，例如血壓、心率等。由於光纖感測器具有體積小、重量輕、抗電磁干擾等優點，因此非常適合應用於醫療設備中。總而言之，橫濱國立大學的這項創新光纖感測技術，有望在多個領域引發革新，為人類的生活帶來更多便利。
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原始資料來源: GO-AI-6號機
Date: May 8, 2026