多芯光纤本应期待在通讯领域实现颠覆，不过最近在传感领域倒是更加受欢迎。向大家介绍一下多芯光纤以及应用过程中的技术。
（一）定义：
多芯光纤：是在单一包层内集成了多个纤芯，能够同时传输多个信号。这一光纤的架构形式提升单根光纤的数据传输容量。
（Photonics 2024, 11(3), 270; https://doi.org/10.3390/photonics11030270）
旋转多芯光纤：在继承多芯光纤优势的基础上，旋转多芯光纤引入了更为复杂的层级。通过在制造过程中将光纤预制棒进行扭转，实现除中心纤芯外的周边纤芯的螺旋结构的制造。
（二）旋转多芯光纤的制造技术近期有所突破
多芯光纤本来就是比较复杂的结构了，旋转多芯更加复杂。不过近些年有些高校和企业实现了技术突破。
以美国OFS公司为例，OFS公司是光纤制造领域的重要企业之一，在多芯光纤和特种光纤的研发与生产方面拥有较为丰富经验。其中多芯旋转光纤尤其是在其结构上刻栅的能力，确实在行业内引起了极大的反响。
英国Fibercore公司的产品虽然近些年创新并不显著，但是一直以稳定著称。他们的多芯光纤和多芯旋转光纤质量和效果很不错，不过价格是非常“不错”。
近期国内也有一些企业制造能力突飞猛进。比如武汉长盈通公司（YOEC）。他们多年前推出过多芯光纤；最近实现光纤螺距可控的旋转型多芯光纤，重点是均匀性高并且可以定制螺距。这种技术突破使得多芯光纤在传感灵敏度上均达到新的水平。
（三）多芯光纤传感应用
光纤开发是长征第一步，还需要扇入扇出器和解调能力。
1） 扇入扇出器：实现多芯光纤各纤芯与若干单模光纤之间的高效光功率耦合。将多个单模光纤的光信号汇聚至单一多芯光纤（扇入），或将多芯光纤中的光信号分散至多个单模光纤（扇出）的过程。
图上标示的是三芯光纤的扇入扇出器
制造技术要求：
高效耦合：采用特殊工艺和模块化封装技术，确保多芯光纤与单模光纤之间实现低插入损耗、低芯间串扰和回波损耗的光功率耦合。
稳定可靠：采用钢管式封装或其他稳定结构，提升器件的机械强度和长期使用的稳定性。
低损耗与低串扰：通过优化设计和制备工艺，实现超低插入损耗和芯间串扰，确保光信号的高质量传输。
2）OFDR技术的深入应用
结构健康监测：在桥梁、隧道、建筑等基础设施中嵌入多芯光纤并结合OFDR技术，可以实时监测结构的应变、温度等参数变化，及时发现潜在的安全隐患并进行预警。
复合材料检测：在航空航天、汽车制造等领域，复合材料的应用越来越广泛。通过OFDR技术监测复合材料内部的应变分布和温度变化，可以评估材料的疲劳损伤程度并预测剩余寿命。
新能源汽车电池监测：新能源汽车电池组的温度控制对于保障车辆性能和安全性至关重要。利用OFDR技术监测电池组内部的温度分布变化，可以及时调整冷却系统的工作状态以维持电池组在最佳工作温度范围内运行。
（四）小结
旋转多芯光纤与先进传感技术如光频域反射（OFDR）的结合，充分展示了现代光纤光学领域的创新驱动。这些技术为各行各业开辟了更安全、更高效的监测系统之路。
在技术层面上，旋转多芯光纤的集成优势在于它们能够支持更多通道的同时传输。OFDR技术实现高精度和高空间分辨率的解调。通过测量光纤中后向散射光的频率变化，OFDR能够实时定位并测量光纤沿线的微小物理量变化。这种能力使得多芯光纤结合OFDR技术在结构健康监测、工业过程控制、以及医疗诊断等领域具有广泛的应用前景。
随着人工智能、大数据等技术的不断发展，多芯光纤传感系统也正在迭代升级。未来可以对海量传感数据进行实时分析和处理，实现更快速、更准确的监测和预警。
