微波光子傳感技術(shù)研究進(jìn)展綜述

王 彬，張偉鋒，趙雙祥，，樊昕昱

（1. 北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院雷達(dá)技術(shù)研究所，北京 100081；2. 北京理工大學(xué)重慶創(chuàng)新中心，重慶 401120；3. 新體制民用雷達(dá)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 401120；4. 上海交通大學(xué)區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240）

1 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和“智慧城市”建設(shè)的快速推進(jìn)，傳感技術(shù)作為一種重要的信息感知手段，成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)方向之一. 目前，現(xiàn)有傳感技術(shù)根據(jù)傳感機(jī)理不同可以分為光學(xué)傳感技術(shù)和電學(xué)傳感技術(shù)兩類. 其中，光學(xué)傳感技術(shù)以光信號(hào)作為傳感信息載體，以各類光子器件作為傳感單元，通過(guò)測(cè)量外界物理參量引起的光信號(hào)特征參數(shù)（波長(zhǎng)、強(qiáng)度、相位、偏振等）變化，可實(shí)現(xiàn)溫度、應(yīng)變、壓力、折射率、振動(dòng)、角速度、磁場(chǎng)強(qiáng)度等多種物理參量傳感，具有體積小、質(zhì)量輕、抗電磁干擾、耐腐蝕、復(fù)用能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在邊界安防、航天航空、能源電力、石油化工、工業(yè)制造、智能結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用.

傳統(tǒng)光學(xué)傳感技術(shù)通過(guò)在光域測(cè)量光傳感信號(hào)波長(zhǎng)漂移或者功率變化，實(shí)現(xiàn)傳感信息解調(diào). 其中，光譜分析儀（Optical Spectrum Analyzer，OSA）作為一種常用的光信號(hào)分析儀器，可以直接獲得光學(xué)傳感器的頻譜響應(yīng)信息，操作簡(jiǎn)單，但測(cè)量精度（0.02 nm）和測(cè)量速度（＜100 Hz）受限，且造價(jià)非常昂貴［1］. 采用邊緣光濾波器（Edge Optical Filter，EOF）作為波長(zhǎng)解調(diào)器，可以將光波長(zhǎng)漂移線性地轉(zhuǎn)化為光功率變化，從而避免波長(zhǎng)掃描過(guò)程［2］. 該方案可以顯著提高光學(xué)傳感器的測(cè)量速度（＞1 kHz），但是其傳感精度較低，光源功率抖動(dòng)等因素會(huì)引入較大的波長(zhǎng)測(cè)量誤差. 此外，基于線性掃頻光濾波器也可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)傳感器解調(diào)［3］，通過(guò)測(cè)量掃頻過(guò)程中光功率變化，可以實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)多個(gè)傳感單元的準(zhǔn)分布式測(cè)量，但是傳感精度、測(cè)量速度和測(cè)量范圍等性能指標(biāo)之間仍然存在相互制約關(guān)系. 因此，如何實(shí)現(xiàn)高速高精度光學(xué)傳感仍然是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題.

微波光子學(xué)是一門研究光與微波相互作用的新型交叉學(xué)科，旨在利用現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)高頻寬帶微波信號(hào)產(chǎn)生、傳輸、處理和測(cè)量，具有高頻、寬帶、抗電磁干擾、并行處理等顯著優(yōu)勢(shì). 其中，微波光子傳感是微波光子學(xué)一個(gè)重要的研究領(lǐng)域［4，5］. 它利用各類新型光學(xué)器件實(shí)現(xiàn)傳感信息光域感知，結(jié)合微波光子技術(shù)實(shí)現(xiàn)光域傳感信息到微波信號(hào)物理參量變化的映射和轉(zhuǎn)換. 將低精度的光波長(zhǎng)漂移和光功率變化測(cè)量轉(zhuǎn)化為高精度的微波信號(hào)頻率、相位和延時(shí)測(cè)量，結(jié)合精密微波測(cè)量?jī)x器和精細(xì)微波信號(hào)處理技術(shù)，可顯著提高光學(xué)傳感系統(tǒng)的傳感精度和測(cè)量速度.

本文將詳細(xì)介紹微波光子傳感技術(shù)最新研究進(jìn)展，主要聚焦基于微波光子信號(hào)產(chǎn)生的傳感技術(shù)、基于微波光子濾波的傳感技術(shù)、基于頻譜整形-波長(zhǎng)時(shí)間映射的傳感技術(shù)、分布式/準(zhǔn)分布式微波光子傳感技術(shù)，以及集成微波光子傳感技術(shù)，最后對(duì)微波光子傳感技術(shù)未來(lái)的研究方向與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行討論和展望.

2 基于微波光子信號(hào)產(chǎn)生的傳感技術(shù)

基于微波光子信號(hào)產(chǎn)生的傳感技術(shù)旨在利用微波光子技術(shù)將光傳感信號(hào)波長(zhǎng)、相位等參數(shù)變化轉(zhuǎn)換為微波信號(hào)頻率變化，從而提升傳感精度和測(cè)量速度. 目前，根據(jù)傳感機(jī)理不同，它可以分為外差拍頻和光電振蕩器（Opto-Electronic Oscillator，OEO）兩類.

2.1 基于外差拍頻的微波光子傳感技術(shù)

圖1 為外差拍頻原理示意圖. 攜帶傳感信息的光信號(hào)Escos（ωst+φS）和參考光信號(hào)ERcos(ωRt+φR)在光耦合器中干涉，經(jīng)過(guò)光電探測(cè)器接收后產(chǎn)生攜帶傳感信息的微波信號(hào)，可以表示為

圖1 外差拍頻原理示意圖

其中，A為常數(shù)；ωs，ωR，φS，φR分別為傳感光信號(hào)和參考光信號(hào)的頻率和相位. 由式（1）可知，當(dāng)傳感光信號(hào)頻率（波長(zhǎng)）發(fā)生改變時(shí)，外差拍頻產(chǎn)生的微波信號(hào)也會(huì)產(chǎn)生相同的頻率變化量. 在1550 nm 波段，采用光學(xué)方法（例如OSA）實(shí)現(xiàn)的光頻率（波長(zhǎng)）測(cè)量精度一般為GHz（pm）量級(jí)，而外差拍頻產(chǎn)生的微波信號(hào)頻率測(cè)量精度可以達(dá)到1 kHz以下，因此可以顯著提高光學(xué)傳感器的傳感精度.

1993 年，韓國(guó)的Kim 等人提出基于偏振光纖激光器和外差探測(cè)的橫向壓力傳感技術(shù)［6］. 在該系統(tǒng)中，當(dāng)傳感光纖受到橫向壓力影響時(shí)，其雙折射會(huì)發(fā)生變化，從而改變激光器在兩個(gè)正交偏振模式下的諧振波長(zhǎng)，因此通過(guò)測(cè)量偏振模式拍頻（Polarization Mode Beat Frequency，PMBF）可以實(shí)現(xiàn)橫向壓力傳感. 隨后，該課題組進(jìn)一步利用90°偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)熔接結(jié)構(gòu)提升偏振光纖激光器對(duì)溫度和應(yīng)變的響應(yīng)度［7］，實(shí)現(xiàn)了30 kHz/(°C·cm)和43 kHz/μm的溫度和應(yīng)變傳感靈敏度.

2001 年，英國(guó)南安普頓大學(xué)Hadeler 等人提出基于雙縱模分布式反饋（Distributed FeedBack，DFB）激光器的溫度/應(yīng)變同時(shí)傳感技術(shù)［8］，利用縱模拍頻（Longitudinal Mode Beat Frequency，LMBF）和PMBF對(duì)溫度和應(yīng)變響應(yīng)度的不同，構(gòu)建二維傳感參量矩陣，實(shí)現(xiàn)了0.2°C和15 με的溫度和應(yīng)變傳感精度.

2007 年，浙江大學(xué)何賽靈教授團(tuán)隊(duì)提出基于分布式布拉格反射（Distributed Bragg Reflector，DBR）光纖激光器和外差拍頻技術(shù)的溫度/應(yīng)變同時(shí)傳感系統(tǒng)［9］，工作原理如圖2 所示. 其通過(guò)同時(shí)監(jiān)測(cè)DBR 激光器的PMBF 變化和波長(zhǎng)漂移，進(jìn)一步將溫度/應(yīng)變傳感精度提升至0.05°C 和9.3 με. 隨后，該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)深入研究DBR 激光器和光纖激光器中正交偏振模式的演變機(jī)理以及不同物理參量對(duì)傳感光纖特征參數(shù)的作用機(jī)制，提出了高精度橫向壓力測(cè)量、彎曲測(cè)量等多種光學(xué)傳感機(jī)理［10～12］.

圖2 基于DBR激光器和外差拍頻的光學(xué)傳感系統(tǒng)原理示意圖[10]

2008 年，大連理工大學(xué)關(guān)柏鷗教授團(tuán)隊(duì)基于雙偏振DBR 激光器結(jié)構(gòu)和外差拍頻技術(shù)的高靈敏度橫向壓力傳感系統(tǒng)［13］，通過(guò)優(yōu)化光學(xué)傳感器受壓角度和長(zhǎng)度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了10 GHz/（N/mm）的傳感靈敏度. 隨后，該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究不同物理參量對(duì)DBR 激光器中傳感光纖雙折射的影響機(jī)制，進(jìn)一步提出了基于外差拍頻技術(shù)的位移傳感、電流傳感、超聲波探測(cè)等多種高精度傳感系統(tǒng)［14～16］.

2010 年，南京大學(xué)陳向飛教授團(tuán)隊(duì)提出基于多縱模光纖激光器和外差拍頻技術(shù)的高精度光學(xué)傳感機(jī)理［17，18］. 光纖激光器不同縱模之間相互干涉產(chǎn)生等頻率間隔的拍頻信號(hào)，通過(guò)測(cè)量拍頻信號(hào)的頻率變化，可以獲得溫度、應(yīng)變等傳感信息，溫度和應(yīng)變分辨率分別為0.2°C 和3.6 με. 隨后，該研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步優(yōu)化了信號(hào)解調(diào)和處理過(guò)程，大幅提升了光學(xué)傳感器的測(cè)量速度，實(shí)現(xiàn)了高頻振動(dòng)信號(hào)的高精度傳感［19，20］. 此外，他們還提出了基于波分復(fù)用的多點(diǎn)式光學(xué)傳感系統(tǒng)，通過(guò)采用波分復(fù)用器（Wavelength Division Multiplexers，WDM）構(gòu)成雙波長(zhǎng)的多縱模光纖激光器，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)傳感單元的同時(shí)解調(diào)［21］.

2012 年，華中科技大學(xué)孫琪真教授團(tuán)隊(duì)提出了基于雙波長(zhǎng)光纖激光器結(jié)構(gòu)的高精度液位傳感器［22］，通過(guò)測(cè)量傳感相移光柵（Phase-Shifted Fiber Bragg Grating，PS-FBG）和參考PS-FBG 之間的頻率變化，在1.5 mm 測(cè)量范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了2.12×107MHz/m 的超高靈敏度. 2013年，荷蘭特文特大學(xué)Pollnau 等人提出了基于集成雙波長(zhǎng)DFB 激光器的微粒尺寸傳感系統(tǒng)，通過(guò)測(cè)量激光器雙縱模之間的頻率差［23］，實(shí)現(xiàn)了直徑為1～20 μm 的微粒尺寸測(cè)量，測(cè)量精度可達(dá)500 nm.2015 年，重慶大學(xué)朱濤教授團(tuán)隊(duì)提出了基于光纖環(huán)形激光器結(jié)構(gòu)的高精度磁場(chǎng)傳感系統(tǒng)，通過(guò)測(cè)量外界磁場(chǎng)導(dǎo)致的PMBF變化［24］，實(shí)現(xiàn)了0～437 Oe 測(cè)量范圍內(nèi)7.09 kHz/Oe 的傳感靈敏度.2015 年，南京大學(xué)張旭蘋教授團(tuán)隊(duì)提出了基于多波長(zhǎng)布里淵光纖激光器拍頻的高靈敏度溫度傳感系統(tǒng)［25］，通過(guò)采用12 階斯托克斯光作為傳感光信號(hào)，產(chǎn)生的拍頻信號(hào)溫度傳感響應(yīng)度提高了12 倍（13.08 MHz/°C）.

綜上所述，基于外差拍頻的微波光子傳感技術(shù)通過(guò)將低精度的光波長(zhǎng)測(cè)量轉(zhuǎn)換為高精度的微波頻率測(cè)量，具有傳感精度高、測(cè)量速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等顯著優(yōu)勢(shì).

2.2 基于光電振蕩器的微波光子傳感技術(shù)

光電振蕩器是光學(xué)與電學(xué)完美結(jié)合的一種器件，它以低損耗光纖作為儲(chǔ)能媒介，通過(guò)構(gòu)建超高品質(zhì)因數(shù)光電融合諧振環(huán)路，可實(shí)現(xiàn)超低相位噪聲微波信號(hào)光學(xué)合成［26～28］.OEO 除了作為信號(hào)源外，也是一種超高精度光學(xué)傳感裝置［29］，其工作原理如圖3（a）所示. 目前，基于OEO的微波光子傳感系統(tǒng)可以分為以下兩類.

第一類采用經(jīng)典OEO 結(jié)構(gòu)，通過(guò)測(cè)量OEO 腔長(zhǎng)的變化從而獲得傳感信息. 如圖3（b）所示，OEO 的輸出信號(hào)包含一系列離散的諧振模式，諧振頻率可以表示為

其中，k為正整數(shù)，c為真空中光速，n為光纖纖芯的有效折射率，L為OEO 腔長(zhǎng). 當(dāng)外界物理參量引起n或者L發(fā)生變化時(shí)，OEO 的諧振頻率也會(huì)隨之改變. 因此，通過(guò)測(cè)量OEO 諧振頻率變化，可以準(zhǔn)確地獲得待測(cè)物理量信息.

第二類采用基于微波光子濾波器（Microwave Photonic Filter，MPF）的OEO 結(jié)構(gòu). 如圖3（c）所示，MPF 既作為選頻器件，同時(shí)也是傳感單元. 當(dāng)MPF 中心頻率變化時(shí)，OEO 輸出微波信號(hào)頻率也會(huì)隨之改變. 因此，基于上述傳感機(jī)理，也可以實(shí)現(xiàn)高精度光學(xué)傳感.

圖3 基于光電振蕩器（OEO）的微波光子傳感系統(tǒng)

基于OEO 腔長(zhǎng)測(cè)量傳感機(jī)理，國(guó)內(nèi)外研究者提出了一系列高精度光學(xué)傳感系統(tǒng).2010年，法國(guó)SATIE 實(shí)驗(yàn)室Journet等人率先提出基于OEO的高精度折射率傳感器［30］. 如圖4 所示，他們將待測(cè)溶液置于OEO 環(huán)路中，當(dāng)溶液折射率發(fā)生變化時(shí)，OEO 腔長(zhǎng)也會(huì)隨之改變. 通過(guò)測(cè)量OEO輸出微波頻率變化，實(shí)現(xiàn)了10-3的折射率傳感精度.

圖4 基于OEO的折射率傳感系統(tǒng)原理示意圖[30]

2014 年，韓國(guó)國(guó)防科學(xué)研究所Lee 等人首次利用OEO 準(zhǔn)確測(cè)量了聲光調(diào)制器（Acousto-Optic Modulator，AOM）中的聲速［31］，測(cè)量結(jié)果為（4.26±0.04）×103m/s.同年，西南交通大學(xué)鄒喜華教授團(tuán)隊(duì)提出了基于非相干光源的OEO系統(tǒng)［32］，并將其應(yīng)用于光程測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了-480 kHz/cm 的傳感靈敏度，理論光程分辨率可以達(dá)到納米量級(jí). 浙江大學(xué)金曉峰教授團(tuán)隊(duì)提出了基于OEO的高精度溫度傳感系統(tǒng)［33］，采用注入鎖定技術(shù)消除OEO 起振時(shí)的頻率抖動(dòng)，在20～240°C 測(cè)量范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了0.12 °C 的溫度分辨率. 2017 年，該研究團(tuán)隊(duì)提出了基于OEO 和雙輸出馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器（Dual-Output Mach-Zehnder Modulator，DOMZM）的高精度光學(xué)振動(dòng)傳感系統(tǒng)［34］. 如圖5 所示，該系統(tǒng)利用DOMZM 的兩個(gè)輸出端口和保偏光纖耦合器構(gòu)成馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x結(jié)構(gòu)（作為傳感單元），利用光電探測(cè)器實(shí)現(xiàn)光相位變化到微波相位變化的線性轉(zhuǎn)換，結(jié)合高精度微波鑒相技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了0.21 μrad/√Hz（@10 kHz）的振動(dòng)傳感靈敏度.

圖5 基于OEO的高精度光學(xué)振動(dòng)傳感系統(tǒng)原理示意圖[34]

2017 年，電子科技大學(xué)邱琪教授團(tuán)隊(duì)提出了基于雙OEO 環(huán)路的溫度不敏感應(yīng)變傳感系統(tǒng)［35］，實(shí)現(xiàn)了600 με 測(cè)量范圍內(nèi)0.3 με 的應(yīng)變傳感靈敏度. 2018年，北京交通大學(xué)王目光教授團(tuán)隊(duì)提出了基于OEO和薩格納克干涉儀的高精度光學(xué)角速度傳感系統(tǒng)［36］，通過(guò)測(cè)量薩格納克效應(yīng)導(dǎo)致的OEO 諧振頻率漂移，實(shí)現(xiàn)了51.8 kHz/（rad/s）的角速度傳感靈敏度. 2020 年，該研究團(tuán)隊(duì)提出基于OEO 和法拉第旋光效應(yīng)的高精度電流傳感系統(tǒng)［37］，在0～2.5 A 測(cè)量范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了152.5 kHz/A的電流傳感靈敏度.

除了基于腔長(zhǎng)測(cè)量的OEO 傳感系統(tǒng)外，基于微波光子濾波器（Microwave Photonic Filter，MPF）結(jié)構(gòu)的OEO傳感技術(shù)也引起了廣泛的關(guān)注.2012年，加拿大渥太華大學(xué)姚建平教授團(tuán)隊(duì)提出了基于OEO 和相移光纖光柵（Phase-Shifted Fiber Bragg Grating，PS-FBG）的高精度應(yīng)變傳感系統(tǒng)［38］. 如圖6（a）所示，PS-FBG 既作為應(yīng)變傳感單元，同時(shí)也和激光器、相位調(diào)制器、光電探測(cè)器等器件共同構(gòu)成一個(gè)窄帶MPF，用于OEO 選頻. 如圖6（b）所示，當(dāng)外加應(yīng)變導(dǎo)致PS-FBG 反射波長(zhǎng)發(fā)生變化時(shí)，MPF 的中心頻率也隨之改變. 因此，通過(guò)測(cè)量OEO 輸出信號(hào)頻率變化，可以準(zhǔn)確地測(cè)量施加的應(yīng)變大小.2013 年，該研究團(tuán)隊(duì)提出了基于保偏PS-FBG 的雙頻率振蕩OEO 傳感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了溫度不敏感的橫向負(fù)載測(cè)量［39］. 隨后，他們進(jìn)一步提出了光電互耦OEO結(jié)構(gòu)來(lái)提高傳感系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定度［40］，最終實(shí)現(xiàn)了9.735 GHz/（N/mm）的傳感靈敏度和3.1566×10-4N/mm的橫向負(fù)載測(cè)量分辨率.

圖6 基于微波光子濾波器結(jié)構(gòu)的OEO傳感技術(shù)[38]

2016 年，姚建平教授團(tuán)隊(duì)基于馬赫曾德?tīng)柛缮鎯x（Mach-Zehnder Interferometer，MZI）結(jié)構(gòu)和色散元件構(gòu)建了有限沖激響應(yīng)的窄帶MPF，并構(gòu)建了高精度OEO溫度傳感系統(tǒng)［41］，其工作原理如圖7（a）所示. 圖7（b）給出了溫度傳感實(shí)驗(yàn)結(jié)果. 當(dāng)MZI 的臂長(zhǎng)差受到溫度影響時(shí)，OEO 的輸出頻率也會(huì)隨之發(fā)生改變，該方案實(shí)現(xiàn)了3.73 MHz/°C 的溫度傳感靈敏度和0.015°C 的溫度測(cè)量分辨率.

圖7 基于OEO和馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x的溫度傳感系統(tǒng)[41]

2017 年，北京交通大學(xué)王目光教授團(tuán)隊(duì)提出了基于保偏光纖光柵F-P 濾波器的雙頻OEO 傳感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了溫度和應(yīng)變同時(shí)傳感［42］. 隨后，他們通過(guò)設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)的光纖光柵F-P 濾波器，分別實(shí)現(xiàn)了磁場(chǎng)強(qiáng)度、折射率等傳感系統(tǒng)［43，44］.2019 年，重慶大學(xué)朱濤教授團(tuán)隊(duì)提出了基于受激布里淵散射（Stimulated Brillouin Scattering，SBS）的OEO 溫度傳感系統(tǒng)［45］，利用OEO 中的模式競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)變不敏感的溫度傳感，溫度傳感靈敏度和分辨率分別為1 MHz/°C和0.5°C.

基于OEO 的微波光子傳感技術(shù)采用OEO 作為光波與微波之間信號(hào)轉(zhuǎn)換的橋梁，結(jié)合高精密微波測(cè)量?jī)x器和高精細(xì)微波信號(hào)處理技術(shù)，可顯著提升光學(xué)傳感系統(tǒng)測(cè)量精度和速度，同時(shí)降低傳感系統(tǒng)成本.

3 基于微波光子濾波的傳感技術(shù)

微波光子濾波器利用光域信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)微波濾波功能，具有大帶寬、可重構(gòu)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì). 圖8 給出微波光子濾波器的工作原理示意圖，其主要包含光源、電光調(diào)制器、光信號(hào)處理單元和光電探測(cè)器等光電器件. 微波光子濾波器除了作為關(guān)鍵微波信號(hào)處理器件外，也可用于光學(xué)傳感器解調(diào). 利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量微波光子濾波器的幅度和相位響應(yīng)，可以準(zhǔn)確地獲得外界物理參量信息，從而實(shí)現(xiàn)高精度光學(xué)傳感.

圖8 微波光子濾波器原理示意圖

2009 年，浙江大學(xué)何賽靈教授團(tuán)隊(duì)提出基于雙抽頭微波光子濾波器的光纖布拉格光柵（Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG）應(yīng)變傳感系統(tǒng)［46］. 如圖9 所示，F(xiàn)BG 反射的傳感光信號(hào)經(jīng)過(guò)電光調(diào)制器后，在薩格納克環(huán)中沿順時(shí)針和逆時(shí)針兩個(gè)方向傳播，隨后被線性啁啾光柵（Linearly-Chirped Fiber Bragg Grating，LCFBG）反射，經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換后構(gòu)成雙抽頭微波光子濾波器. 當(dāng)外加應(yīng)變導(dǎo)致傳感FBG 反射波長(zhǎng)變化時(shí)，由于LCFBG 的色散效應(yīng)，微波光子濾波器兩個(gè)抽頭信號(hào)之間的時(shí)延差會(huì)隨之改變. 因此，測(cè)量微波光子濾波器的響應(yīng)特性，可以準(zhǔn)確地獲得傳感FBG的應(yīng)變信息.

圖9 基于雙抽頭微波光子濾波器的傳感系統(tǒng)原理示意圖[46]

基于雙抽頭微波光子濾波器結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外研究者提出了一系列高精度光學(xué)傳感系統(tǒng).2015年，美國(guó)克萊姆森大學(xué)Huang 等人提出了基于藍(lán)寶石光纖和雙抽頭微波光子濾波器結(jié)構(gòu)的高溫傳感系統(tǒng)［47］，溫度測(cè)量范圍可達(dá)1400 °C，溫度分辨率為0.5 °C. 同年，暨南大學(xué)馮新煥教授團(tuán)隊(duì)提出了基于微納光纖光柵和雙抽頭微波光子濾波器結(jié)構(gòu)的高精度折射率傳感系統(tǒng)［48］，并將其成功應(yīng)用于DNA 分子雜交探測(cè).2016 年，南京師范大學(xué)汪弋平教授團(tuán)隊(duì)提出了基于FBG 和雙抽頭微波光子濾波器結(jié)構(gòu)的橫向壓力傳感系統(tǒng)［49］，實(shí)現(xiàn)了2.5 MHz/N 的傳感靈敏度.2017 年，瓦倫西亞理工大學(xué)Capmany 等人提出了基于多芯光纖FBG 和雙抽頭微波光子濾波器結(jié)構(gòu)的高精度彎曲傳感系統(tǒng)［50］，傳感靈敏度可達(dá)92 MHz/m-1.2020年，香港理工大學(xué)呂超教授團(tuán)隊(duì)提出了基于聚合物光纖FBG 和雙抽頭微波光子濾波器結(jié)構(gòu)的高精度濕度傳感系統(tǒng)［51］，測(cè)量分辨率比傳統(tǒng)光波長(zhǎng)測(cè)量方案提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí).

除了基于雙抽頭微波光子濾波器結(jié)構(gòu)的光學(xué)傳感系統(tǒng)外，利用多抽頭結(jié)構(gòu)形成帶通微波光子濾波器也被廣泛應(yīng)用于高精度光學(xué)傳感系統(tǒng)中.2014年，中科院半導(dǎo)體所李明研究員團(tuán)隊(duì)提出了基于多抽頭帶通微波光子濾波器結(jié)構(gòu)的高分辨率光程測(cè)量系統(tǒng)［52］. 如圖10所示，該方案采用MZI 結(jié)構(gòu)進(jìn)行光譜切割，結(jié)合色散補(bǔ)償光纖構(gòu)成帶通微波光子濾波器，通過(guò)測(cè)量微波光子濾波器中心頻率變化，可以準(zhǔn)確地測(cè)量MZI 兩臂光程差的變化，理論測(cè)量分辨率可以達(dá)到皮米量級(jí).

圖10 基于微波光子濾波器的光程測(cè)量系統(tǒng)原理示意圖[52]

2017 年，南京師范大學(xué)汪弋平教授團(tuán)隊(duì)提出了基于多抽頭帶通微波光子濾波器結(jié)構(gòu)的高精度光學(xué)壓力傳感器［53］. 該方案采用一個(gè)法布里-珀羅干涉儀（Fabry-Perot Interferometer，F(xiàn)PI）同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓力感知和光譜切割功能，在0～4 MPa 范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了86 MHz/MPa 的壓力傳感靈敏度. 同年，加拿大麥吉爾大學(xué)Chen 等人利用兩個(gè)具有不同光譜切割特性的FBG 法布里-珀羅諧振腔作為傳感單元，基于頻分復(fù)用機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)溫度/應(yīng)變傳感［54］. 2019 年，澳大利亞悉尼大學(xué)Yi 等人提出了基于往返光譜切割技術(shù)的高精度光程差測(cè)量系統(tǒng)［55］，光程差測(cè)量靈敏度和分辨率分別為5.56 GHz/mm 和124 μm.

近年來(lái)，隨著各類新型光學(xué)技術(shù)和信號(hào)處理方法的提出，微波光子濾波器傳感系統(tǒng)的性能指標(biāo)得到進(jìn)一步提升. 例如，2017 年，華中科技大學(xué)舒學(xué)文教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)引入游標(biāo)效應(yīng)［56］，顯著提升了微波光子濾波器傳感系統(tǒng)的傳感靈敏度.2021年，西南交通大學(xué)鄒喜華教授團(tuán)隊(duì)首次將機(jī)器學(xué)習(xí)算法引入微波光子濾波器傳感系統(tǒng)中［57］，顯著提升了傳感信號(hào)的解調(diào)精度和速度.同年，南方科技大學(xué)邵理陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)提出了網(wǎng)絡(luò)化的微波光子傳感架構(gòu)［58］，基于單一傳感系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了溫度、扭曲、橫向壓力等多種物理參量的同時(shí)測(cè)量.

4 基于頻譜整形-波長(zhǎng)時(shí)間映射的微波光子傳感技術(shù)

頻譜整形-波長(zhǎng)時(shí)間映射（Spectral-Shaping and Wavelength-To-Time Mapping，SS-WTTM）是另一種實(shí)現(xiàn)高速高精度光學(xué)傳感的技術(shù). 它通過(guò)利用光學(xué)色散元件（例如光纖、線性啁啾光柵等）實(shí)現(xiàn)光波長(zhǎng)域（頻域）信息到時(shí)域信息的線性映射和轉(zhuǎn)換，結(jié)合寬帶數(shù)據(jù)采集和精細(xì)信號(hào)處理技術(shù)，可顯著提升光學(xué)傳感系統(tǒng)的測(cè)量速度和分辨率.

圖11給出了SS-WTTM的原理示意圖. 當(dāng)脈沖信號(hào)g（t）入射到色散元件中，輸出信號(hào)的時(shí)域波形［59］可以表示為

圖11 頻譜整形-波長(zhǎng)時(shí)間映射原理示意圖[59]

其中，?為色散元件的色散量，并且滿足時(shí)域夫瑯禾費(fèi)衍射條件：

其中，Δt0為輸入脈沖信號(hào)寬度. 由式（3）可知，輸出信號(hào)y（t）的時(shí)域波形反映了輸入信號(hào)g（t）的頻譜信息.因此，測(cè)量y（t）可以準(zhǔn)確獲得光學(xué)傳感單元的頻譜響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)高精度光學(xué)傳感.

2004 年，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校Jalali 等人提出了基于SS-WTTM 的氣體傳感系統(tǒng)［60］，實(shí)現(xiàn)了CO 等氣體吸收譜測(cè)量.2010年，加拿大渥太華大學(xué)姚建平教授團(tuán)隊(duì)提出了基于SS-WTTM 的高速高精度FBG 傳感系統(tǒng)［61］，通過(guò)校正色散補(bǔ)償光纖（Dispersion-Compensated Fiber，DCF）的高階色散效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了48.6 MHz 的測(cè)量速度和0.87 με 的應(yīng)變傳感精度. 隨后，該研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出了基于SS-WTTM和干涉時(shí)域光譜測(cè)量技術(shù)的高精度FBG傳感系統(tǒng)［62］，將應(yīng)變測(cè)量精度提高至0.48 με.此外，該研究團(tuán)隊(duì)還分別提出了基于LCFBG 和隨機(jī)光纖光柵（Random Fiber Bragg Grating，R-FBG）的線性啁啾信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理［63～65］，結(jié)合脈沖壓縮技術(shù)，進(jìn)一步將應(yīng)變傳感精度提升至0.25 με，并且利用光纖光柵不同偏振態(tài)的反射光譜對(duì)溫度和應(yīng)變響應(yīng)度的不同，通過(guò)構(gòu)建二維傳感參量矩陣，實(shí)現(xiàn)了溫度和應(yīng)變同時(shí)傳感.

2016 年，上海交通大學(xué)鄒衛(wèi)文教授團(tuán)隊(duì)基于高性能鎖模激光器（Mode-Locked Laser，MLL）的超高速FBG應(yīng)變傳感系統(tǒng)［66］，測(cè)量速度可達(dá)201 MHz. 2019 年，阿根廷CNEA 實(shí)驗(yàn)室Fernández 等人提出了基于SSWTTM 和高斯光濾波器的高性能FBG 傳感器解調(diào)系統(tǒng)［67］，溫度/應(yīng)變測(cè)量速度可達(dá)264 MHz.2021 年，北京交通大學(xué)延鳳平教授團(tuán)隊(duì)結(jié)合SS-WTTM解調(diào)技術(shù)和各類新型的光學(xué)傳感單元（例如單模-兩模-單模光纖結(jié)構(gòu)等）［68，69］，實(shí)現(xiàn)了溫度不敏感的高精度應(yīng)變傳感，測(cè)量速度可達(dá)100 MHz，應(yīng)變傳感響應(yīng)度為0.3 ps/με，應(yīng)變/溫度交叉敏感系數(shù)為0.53 με/°C.

基于SS-WTTM的微波光子傳感技術(shù)可實(shí)現(xiàn)超高的傳感速度（數(shù)十兆赫茲），結(jié)合脈沖壓縮等數(shù)據(jù)處理技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高精度傳感，適用于超高速瞬態(tài)過(guò)程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè).

5 分布式/準(zhǔn)分布式微波光子傳感技術(shù)

分布式/準(zhǔn)分布式微波光子傳感技術(shù)通過(guò)利用時(shí)分、頻分、波分等復(fù)用技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)全分布式或者準(zhǔn)分布式（多點(diǎn)式）高精度光學(xué)傳感，在智能結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用.

2013 年，美國(guó)密蘇里科技大學(xué)Huang 等人提出了微波光子輔助的準(zhǔn)分布式FPI傳感系統(tǒng)［70，71］，通過(guò)測(cè)量FPI 傳感陣列的時(shí)域響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了3 個(gè)FPI 傳感單元的準(zhǔn)確定位和高精度應(yīng)變傳感. 同年，瓦倫西亞理工大學(xué)Capmany 等人提出了基于多抽頭MPF 和長(zhǎng)FBG 的準(zhǔn)分布式光學(xué)傳感系統(tǒng)［72］，其工作原理如圖12所示，利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量MPF 的S21響應(yīng)曲線，經(jīng)過(guò)反傅里葉變換（Inverse Fourier Transform，IFT）后獲得系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)以及各個(gè)抽頭信號(hào)的時(shí)延量，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)FBG 上受熱點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，空間分辨率高達(dá)0.5 mm.

圖12 基于多抽頭微波光子濾波器的準(zhǔn)分布式光纖光柵傳感系統(tǒng)工作原理示意圖[72]

基于多抽頭MPF 結(jié)構(gòu)，華中科技大學(xué)劉德明教授團(tuán)隊(duì)利用匹配光濾波器將FBG 反射光波長(zhǎng)漂移轉(zhuǎn)換為光功率變化，實(shí)現(xiàn)了基于FBG 陣列的準(zhǔn)分布式應(yīng)變傳感［73］.2016年，西班牙巴侖西亞理工大學(xué)Hervás等人提出基于KLT 算法的數(shù)據(jù)處理方法［74］，大幅提升了MPF準(zhǔn)分布式傳感系統(tǒng)的測(cè)量速度.2021年，華中科技大學(xué)夏歷教授團(tuán)隊(duì)提出了基于MPF 和頻分復(fù)用技術(shù)的準(zhǔn)分布式FPI 溫度和應(yīng)變傳感系統(tǒng)［75］，實(shí)現(xiàn)了4 個(gè)FPI 傳感單元的同時(shí)解調(diào).

除了基于MPF 的分布式/準(zhǔn)分布式微波光子傳感技術(shù)外，基于微波光子信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)分布式/準(zhǔn)分布式傳感. 2014 年，暨南大學(xué)關(guān)柏鷗教授團(tuán)隊(duì)基于外差拍頻機(jī)理［76］，利用CO2 激光器側(cè)面輻射工藝調(diào)控DBR 激光器的環(huán)內(nèi)雙折射，改變DBR 激光器的PMBF，結(jié)合頻分復(fù)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了16 個(gè)DBR激光器傳感單元的同時(shí)解調(diào).2020 年，南京大學(xué)陳向飛教授團(tuán)隊(duì)提出了基于低頻OEO 結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)分布式FBG 傳感系統(tǒng)［77］，實(shí)現(xiàn)了1 km 范圍內(nèi)多個(gè)FBG 傳感單元的準(zhǔn)確定位以及溫度和應(yīng)變傳感信息的高精度解調(diào).

此外，基于色散波長(zhǎng)-時(shí)間映射機(jī)理，國(guó)內(nèi)外研究團(tuán)隊(duì)提出了一系列高性能的分布式/準(zhǔn)分布式微波光子傳感系統(tǒng).2017年，英國(guó)肯特大學(xué)王超教授團(tuán)隊(duì)提出了基于光域時(shí)間拉伸頻率反射儀（Optical Time-Stretch Frequency-Domain Reflectometry，OTS-FDR）技術(shù)的高性能分布式應(yīng)變傳感系統(tǒng)［78］，實(shí)現(xiàn)了50 MHz 的測(cè)量速度、31.5 μm 的空間分辨率以及9.1 με 的應(yīng)變分辨率.2018年，武漢理工大學(xué)李政穎教授團(tuán)隊(duì)提出了基于色散效應(yīng)的大規(guī)模全同F(xiàn)BG傳感網(wǎng)絡(luò)解調(diào)技術(shù)［79］，實(shí)現(xiàn)了105個(gè)FBG 同時(shí)解調(diào)，解調(diào)速度為40 kHz，F(xiàn)BG 反射波長(zhǎng)測(cè)量精度為8 pm（～0.8°C/～8 με）.2019 年，加拿大渥太華大學(xué)姚建平教授團(tuán)隊(duì)提出了基于SS-WTTM和時(shí)分復(fù)用的準(zhǔn)分布式傳感系統(tǒng)［80］，采用R-FBG 作為傳感單元，結(jié)合數(shù)字域脈沖壓縮技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了0.23°C 和2.5 με 的溫度和應(yīng)變傳感靈敏度. 隨后，該研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出基于LCFBG 陣列和光域脈沖壓縮的準(zhǔn)分布式傳感系統(tǒng)［81］，其工作原理如圖13 所示. 該系統(tǒng)采用LCFBGij作為傳感單元，實(shí)現(xiàn)光波長(zhǎng)漂移到光脈沖時(shí)延變化的線性轉(zhuǎn)換，采用另一個(gè)具有相反色散系數(shù)的LCFBG（LCFBG*）在光域進(jìn)行脈沖壓縮，從而提高溫度/應(yīng)變傳感分辨率. 該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了6個(gè)LCFBG 傳感單元同時(shí)解調(diào)，測(cè)量速度為48.6 MHz，溫度和應(yīng)變分辨率分別為0.045°C和0.26 με.

圖13 基于LCFBG 陣列和光域脈沖壓縮的準(zhǔn)分布式光學(xué)傳感系統(tǒng)工作原理示意圖[81]

6 集成微波光子傳感技術(shù)

隨著超大規(guī)模、超高精細(xì)光子集成技術(shù)的快速發(fā)展，小型化和芯片化成為微波光子傳感未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì). 芯片集成不僅能大幅減小微波光子傳感系統(tǒng)體積、降低功耗和成本、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時(shí)微納波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可顯著增強(qiáng)光與物質(zhì)的相互作用，從而提升微波光子傳感系統(tǒng)的靈敏度.

2017 年，以色列希伯來(lái)大學(xué)Levy 等人提出了基于PDH 穩(wěn)頻和級(jí)聯(lián)微環(huán)諧振腔的超高精度折射率和溫度傳感系統(tǒng)［82］，其中一個(gè)微環(huán)諧振腔用作傳感單元，另一個(gè)微環(huán)諧振腔用作參考單元，利用PDH 技術(shù)，將兩個(gè)激光器的中心波長(zhǎng)分別鎖定在兩個(gè)微環(huán)諧振腔的諧振波長(zhǎng)處，兩個(gè)激光器產(chǎn)生的拍頻信號(hào)由高速光電探測(cè)器接收，從而實(shí)現(xiàn)光波長(zhǎng)漂移到微波頻率變換的線性映射和轉(zhuǎn)換. 該方案實(shí)現(xiàn)了10-8的折射率傳感精度和90 μK的溫度傳感精度.

隨后，澳大利亞悉尼大學(xué)Yi 等人提出了基于OEO和硅基集成微環(huán)諧振腔（Micro-Ring Resonator，MRR）的高精度溫度傳感系統(tǒng)［83］. 如圖14 所示，MRR 既作為傳感單元，同時(shí)也是頻率選擇器件，通過(guò)測(cè)量OEO 輸出信號(hào)頻率變化，可以準(zhǔn)確地獲得集成MRR 的溫度信息.該方案實(shí)現(xiàn)了7.7 GHz/°C 的溫度傳感靈敏度和0.02°C的溫度分辨率. 隨后，該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)深入研究集成MRR 的幅度和相位響應(yīng)特性，進(jìn)一步提出了基于notch型集成微波光子濾波器結(jié)構(gòu)的高精度溫度和折射率傳感系統(tǒng)［84，85］.

圖14 基于OEO和MRR的集成微波光子傳感系統(tǒng)原理示意圖[83]

2018 年，加拿大姚建平教授團(tuán)隊(duì)提出了基于帶通MPF 和硅基集成微盤諧振腔（Micro-Disk Resonator，MDR）的高精度溫度/折射率傳感系統(tǒng)［86］. 如圖15 所示，激光器、相位調(diào)制器、MDR 和光電探測(cè)器構(gòu)成帶通MPF 結(jié)構(gòu)，通過(guò)利用寬度線性調(diào)頻信號(hào)可以準(zhǔn)確地測(cè)量MPF 中心頻率變化，從而獲得溫度、折射率等傳感信息. 該方案實(shí)現(xiàn)了0.234°C 和1.32×10-3RIU 的溫度和折射率傳感靈敏度，測(cè)量速度為100 kHz. 隨后，該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)利用MDR 兩個(gè)高階諧振模式對(duì)溫度和折射率的響應(yīng)度不同［87］，構(gòu)建二維傳感參量矩陣，實(shí)現(xiàn)了溫度和折射率同時(shí)測(cè)量，溫度和折射率傳感靈敏度分別為2.4×10-5°C 和9.1×10-8RIU，測(cè)量速度為1 MHz.

圖15 基于帶通MPF和MDR的集成微波光子傳感系統(tǒng)原理示意圖[86]

2021 年，北京大學(xué)王興軍教授團(tuán)隊(duì)提出了基于集成外差干涉儀結(jié)構(gòu)的超高精度光學(xué)傳感系統(tǒng)［88］，突破了1/f噪聲極限，實(shí)現(xiàn)了單個(gè)聚苯乙烯納米粒子和HIV-1病毒探測(cè)，測(cè)量精度可達(dá)17.5 nm. 同年，美國(guó)華盛頓大學(xué)Yang等人提出了基于光學(xué)回音壁模式條形碼的高精度大范圍溫度傳感系統(tǒng)［89］，利用微氣泡諧振腔的多模干涉特性構(gòu)建條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了65 °C 測(cè)量范圍內(nèi)0.002°C的測(cè)量精度.

下面對(duì)各類微波光子傳感技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，如表1 所示. 其中，基于微波光子信號(hào)產(chǎn)生的傳感技術(shù)具有較高的傳感精度和測(cè)量速度，可用于溫度、應(yīng)變等物理量的高精度測(cè)量；基于微波光子濾波器的傳感技術(shù)可實(shí)現(xiàn)折射率、橫向壓力、彎曲、光程差等多元物理參量的高精度傳感，但是通常需要矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀來(lái)測(cè)量微波光子濾波器的響應(yīng)，因此測(cè)量速度受限；基于頻譜整形-波長(zhǎng)時(shí)間映射的傳感技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)數(shù)十兆赫茲的測(cè)量速度，可用于瞬態(tài)物理過(guò)程的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，但對(duì)解調(diào)系統(tǒng)帶寬要求較高；分布式/準(zhǔn)分布式微波光子傳感技術(shù)可用一套解調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)/分布式傳感，可用于大型建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)等應(yīng)用，但傳感單元器件物理結(jié)構(gòu)和參數(shù)需特殊設(shè)計(jì)；集成微波光子傳感技術(shù)具有小尺寸、高靈敏度、低成本、高穩(wěn)定性等顯著優(yōu)勢(shì)，是微波光子傳感技術(shù)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，但是仍然存在插入損耗大、批量制備工藝尚不成熟等問(wèn)題.

表1 微波光子傳感技術(shù)對(duì)比

7 結(jié)束語(yǔ)

微波光子傳感作為一種新型的光學(xué)傳感技術(shù)，結(jié)合光域感知和微波域處理的技術(shù)特點(diǎn)，具有傳感精度高、測(cè)量速度快等顯著優(yōu)勢(shì)，在邊界安防、航天航空、工業(yè)制造、智能結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景. 隨著新一代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)微波光子傳感技術(shù)也提出了一系列新的要求，主要包括如下幾個(gè)方面.

（1）單片集成. 目前，現(xiàn)有微波光子傳感系統(tǒng)大都由分立光電器件構(gòu)成，存在體積大、功耗高、成本高等不足，芯片化和集成化是微波光子傳感技術(shù)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，如何實(shí)現(xiàn)傳感單元和解調(diào)系統(tǒng)單片集成是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題.

（2）全分布式傳感. 超大規(guī)模分布式傳感網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，因此基于微波光子技術(shù)構(gòu)建全分布式光學(xué)傳感鏈路具有重要意義.

（3）多參量感知. 目前，現(xiàn)有微波光子傳感系統(tǒng)大都只能測(cè)量一到兩個(gè)傳感參量，而且不同傳感參量之間存在較大串?dāng)_，如何實(shí)現(xiàn)多參量感知融合是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題.

（4）智能化探測(cè). 結(jié)合人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等新型數(shù)據(jù)處理方法，形成智能化微波光子傳感架構(gòu)，有望實(shí)現(xiàn)微波光子傳感系統(tǒng)性能指標(biāo)飛躍.