孙琪真副教授学术进展介绍
孙琪真，女，1982年出生，华中科技大学光学与电子信息学院副教授、硕士生导师。2003年和2008年先后在华中科技大学获得学士和博士学位，随后留校任教于华中科技大学，2011年晋升为副教授。2007年和2012年先后在新加坡南洋理工大学网络技术研究中心和英国阿斯顿大学光子技术研究中心从事访问研究，2011年在长飞光纤光缆有限公司挂职锻炼。2010年获得华中科技大学“学术新人奖”，2012年被华中科技大学聘为“华中学者”晨星岗教师。现任下一代互联网接入系统国家工程实验室物联网接入研究所所长，是光学与电子信息学院光通信与光网络系青年骨干。在国家自然科学基金重点项目、青年项目等的资助下，孙琪真副教授一直致力于新型光纤传感及传感器网络技术的研究工作，包括微纳光纤传感、光纤光栅传感、光纤激光传感、分布式光纤传感及大容量光纤传感器网络等。近两年来，以第一作者及通信作者先后在Optics Letters、Optics Express等国内外知名期刊上发表SCI收录论文12篇。取得的主要研究成果体现在：
1）针对复合材料固化过程中折射率变化的高精度监测问题，以微纳光纤波导为传感核心器件，提出一种新颖的基于微纳光纤穿透倏逝波相位敏感的相干检测方法，系统结构如图1（a）所示。将折射率变化引起的微纳光纤相位改变转化成马赫-泽德干涉（MZI）结构中模式耦合相干谱图的变化，通过参考臂中的可调光纤延时线实现相位补偿从而放大参量解调，并用衰减器平衡功率以提高干涉可见度。实验结果如图1（b）所示，当光纤芯径减小到2um时，折射率传感灵敏度显著提高到7159 /RIU。该研究成果发表在Optics Letters, 37(1): 67-69, 2012。
2）为了进一步提高微纳光纤波导的折射率检测精度及减小传感器结构尺寸，创新性地设计了一种以微纳光纤（MNF）作为谐振腔、FBG作为反射器的珐布里-珀罗干涉微腔（MFPI）结构，提出“紫外刻写FBG——FBG中心熔融拉锥”的两步法简单制备工艺，如图2（a）所示。同时，将MFPI融入光纤直腔激光器中，如图2（b）在其相邻反射峰上形成双波长单纵模激射，利用相干拍频检测技术在电域上实现超高精度参量解调。如图2（c）所示，实验结果证明MNF等效直径为1.455um时折射率灵敏度可达911MHz/RIU；理论分析表明直径减小至1um时，折射率灵敏度可进一步提高至1.33 GHz/RIU。该研究成果发表在Optics Letters, 37(15):2925-2927,2012。
3）针对地下深部光纤地震波监测中的地壳形变等前兆信息高效获取需求，提出了基于正交偏振模式耦合有源光纤微腔的高精度扭转形变检测方法。通过相位掩模版紫外光刻写方法，成功在有源掺铒光纤（EDF）中实现了超短腔分布布拉格反馈（DBR）光纤激光器的制作。传感器结构如图3（a）所示，有源光纤微腔能有效的感知光纤扭转引起的切向应力，引起两个正交偏振模谐振波长的漂移，从而导致两模式拍频频率的变化。扭转传感实验结果如图3（b）所示，光纤扭转长度为17.5cm时扭转角度的传感灵敏度达到6.68MHz/rad。同时，该结构还能有效的克服普通光纤光栅传感器存在的轴向应力、温度等参量交*敏感问题。该研究成果发表在Optics Express, 20(2): 2844-2850,2012。
4）针对光纤地震波监测中的长距离、高密度分布式基岩应变检测需求，提出了一种基于超弱光纤光栅法布里-玻罗微结构（FFPI）的光纤传感复用扩容理论与方法。FFPI由普通光纤经过紫外光双狭缝曝光即可简单制成，通过光栅周期和腔长的控制，它不仅同时具有波长编码和频率编码特性，而且插入损耗很小，具备大规模复用的潜力。采用频分/波分混合复用技术，单光纤传感单元的复用容量可显著提高至1000个以上。传感系统如图4（a）所示，Sm-n的下标m和n分别代表了波长编码和频率编码，由光栅解调仪获取光纤沿线各传感单元返回的信号，结合快速傅里叶变换（FFT）和有限脉冲响应(FIR) 滤波算法，通过多域分析即可获得参量场分布。图4（b）为不同光纤微腔在不同温度下通过数据处理后恢复得到的光谱。该研究成果发表在Optics Express, 20(11): 12076-12084, 2012。
5）针对光纤地震波监测中的多点、多参量集中管理和大容量传感无源组网要求，建立了混合波分/时分复用的传感器融合网络模型（如图5（a）所示），并研制了传感无源光网络的局端光传感终端（OST）、光分配网络（ODN）和用户终端光传感单元（OSU），解决了光纤传感网络大容量规模化应用的难题。采用20时分、6波分的网络架构，结合如图5（b）所示的非平衡马赫-泽德/赛格耐克干涉振动传感技术，实现了120个传感单元的分布式光纤周界安防系统，并进行了现场应用。图6为系统样机实物照片，表1为半年期内监测得到的系统性能指标。相关研究成果获得日内瓦国际发明展览会金奖、中国电子学会电子信息技术三等奖等，并发表在Journal of Lightwave Technology, 30(8): 1113-1120,2012。
