飛秒激光制備光纖布拉格光柵研究進展

丁寶艷，趙 強,，王相飛，司鵬舉，付小涵，趙金磊,于 雨,

(齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院) a. 海洋儀器儀表研究所； b. 海洋技術(shù)科學(xué)學(xué)院,山東 青島 266061)

0 引 言

光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG)是現(xiàn)在光通信網(wǎng)絡(luò)、光纖激光器和光纖傳感等多個領(lǐng)域的核心器件，自1978年 Hill等人[1]在實驗中首次發(fā)現(xiàn)光纖的光敏性，并通過駐波法在光纖中寫入FBG以來已有40多年歷史。利用紫外光誘導(dǎo)FBG的方法經(jīng)過多年發(fā)展，在橫向全息寫入技術(shù)[2]、逐點刻寫技術(shù)[3]和相位掩模板技術(shù)[4]等寫制技術(shù)方面的研究逐漸成熟，F(xiàn)BG的應(yīng)用范圍也不斷擴大，但利用這種方法制備FBG時，須對光纖進行載氫增敏處理[5]，導(dǎo)致制備的光柵不能在高溫環(huán)境下使用。

針對傳統(tǒng)紫外光誘導(dǎo)FBG存在的上述問題， Mihailov等人[6]首次使用飛秒激光結(jié)合相位掩模板技術(shù)，將FBG刻寫在標準的摻Ge電信光纖(康寧SMF-28)上，所刻光柵在溫度為300 ℃的情況下，兩周后依然沒有被擦除，表明其具有高溫穩(wěn)定性；2004年，英國Aston大學(xué)的Martinez等人[7]在沒有經(jīng)過光敏化的單模光纖中實現(xiàn)了飛秒激光逐點刻寫FBG，這種刻寫方法具有刻寫速度快的優(yōu)點；2005年，加拿大通訊研究中心的Smelser等人[8]利用飛秒激光結(jié)合相位掩模板技術(shù)在光纖(SMF-28)上刻寫了Ⅰ型(激光能量低于材料損傷閾值)和Ⅱ型(激光能量等于或高于材料損傷閾值)FBG，并對其形成原理進行了對比研究，為兩種類型FBG的后續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)；2009年，英國Aston大學(xué)的Suo等人[9]利用飛秒激光結(jié)合相位掩模板技術(shù)在鍺酸鹽和碲酸鹽單芯和多芯光纖中寫入二階和三階FBG，其中二階FBG具有較高的溫度靈敏度(24.7 pm/℃，10～70 ℃)和應(yīng)變靈敏度(1.219 pm/με)，為其應(yīng)用于溫度以及應(yīng)變傳感提供了可能；2012年，加拿大拉瓦爾大學(xué)的Bernier M等人[10]在未剝除光纖涂覆層條件下，利用飛秒激光結(jié)合相位掩模板技術(shù)在光纖上成功寫制高反射率(90%，100 ℃退火64 min后)的FBG，為全光纖中紅外激光光源的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)；2019年，Guo等人[11]利用飛秒激光逐線掃描法在單晶藍寶石光纖中制備了三階藍寶石FBG，溫度靈敏度(34.96 pm/℃，1 000～1 600 ℃)和應(yīng)變靈敏度(1.45 pm/με，1 600 ℃)穩(wěn)定，在惡劣環(huán)境下的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中具有潛在的應(yīng)用價值；2020年，Liu等人[12]通過飛秒激光逐點刻寫技術(shù)在保偏光纖上刻寫FBG，實驗測得其溫度靈敏度超過14 pm/℃(30～90 ℃)，表明其可用于光纖傳感及光纖激光器領(lǐng)域。

相比于紫外激光刻寫技術(shù)，飛秒激光在刻寫FBG時不需對光纖進行增敏處理，可直接對纖芯折射率進行局域化調(diào)制，從而獲得光柵結(jié)構(gòu)。通過這種方法制備的光纖光柵溫度穩(wěn)定性極好，可在高溫下使用。鑒于飛秒激光制備的FBG的突出優(yōu)勢，本文對國內(nèi)外飛秒激光制備FBG技術(shù)及其傳感應(yīng)用進行了全面綜述，首先對各種利用飛秒激光制備FBG的方法進行了介紹，其次總結(jié)分析了飛秒激光制備FBG在溫度、壓力(應(yīng)變)和折射率傳感領(lǐng)域的應(yīng)用，最后對全文進行了總結(jié)及展望。

1 飛秒激光制備FBG的方法

飛秒激光有著極窄的脈沖寬度和極高的峰值功率，可以作用在石英和藍寶石等光纖上實現(xiàn)光纖內(nèi)的熱量累積加工，從而獲得較大的折射率調(diào)制，形成光纖光柵。目前運用飛秒激光制備FBG的方法主要有3種：相位掩模板法[4]、飛秒激光直寫法[11,13]和全息干涉法[13]。

1.1 飛秒激光相位掩模板法

飛秒激光相位掩模板法是將飛秒激光光束經(jīng)過具有特定周期的相位掩模板后發(fā)生衍射，將入射的飛秒激光分成兩束光，在兩束光的重疊區(qū)域形成干涉條紋，從而在光纖中刻寫光柵。圖1所示為飛秒激光相位掩模板法制備FBG示意圖，在實際使用時，需對其零級衍射光進行抑制，通?？刂圃?%以下[14]，由±1級衍射光參與干涉。最初的裝置中相位掩模板的位置是固定的，稱之為靜態(tài)相位掩模板法，但采用這種方法產(chǎn)生的干涉圖案長度受到光束直徑的限制，且制成的FBG無法全部覆蓋纖芯，由此，研究人員提出了一種動態(tài)相位掩模板法，又被稱為掃描相位掩模板法，Thomas等人[15]采用光纖與掩模板之間位置保持不變，而相對于激光光束一起平移的掃描方法制作了較長的光柵，在刻寫FBG時，當(dāng)光柵長度大于20 mm時，光柵效率將不再變化，這意味著能夠延伸光柵長度到帶寬極限，因此利用這種方法可以刻寫任意長度的FBG。

圖1 飛秒激光相位掩模板法制備FBG示意圖

相位掩模板法[4]為目前研究和應(yīng)用最為廣泛的一種飛秒激光制備FBG的方法，其具有制備工藝簡單、重復(fù)性好和成品率高等優(yōu)點。然而利用該方法刻寫FBG時，折射率調(diào)制的周期依賴于相位掩模板周期，需要根據(jù)光纖的折射率和FBG波長來選擇特定周期的相位掩模板，同時由于掩模板的限制，光柵在光纖中生成的位置是不可靈活控制的，并且掩模板的價格也非常昂貴[16]，盡管如此，基于相位掩模板的FBG刻寫技術(shù)依然在FBG批量生產(chǎn)中有著重要地位。

1.2 飛秒激光直寫法

飛秒激光直寫法通常分為逐點刻寫法[17]、逐線刻寫法[18]和逐面刻寫法[19]。其中，飛秒激光逐點刻寫法刻寫FBG是采用數(shù)值孔徑較高的顯微鏡聚焦，利用飛秒激光沿著光纖點對點掃描，從而在纖芯中形成光柵的方法，圖2所示為采用飛秒激光逐點刻寫法制備FBG的加工系統(tǒng)。由于這種方法可以通過控制光纖移動速度來調(diào)節(jié)FBG的周期大小，因此其在新型FBG刻寫和研究領(lǐng)域具有重要的地位[20]。1999年，Kondo等人[17]首次提出了飛秒激光逐點刻寫技術(shù)，為后續(xù)將其應(yīng)用于FBG刻寫領(lǐng)域做了重要的鋪墊；2019年，Wang教授課題組[21]創(chuàng)新性地在同一根光纖的纖芯內(nèi)，采用逐點刻寫法平行地寫制了多個FBG，飛秒激光逐點法刻寫FBG在此得到了充分的發(fā)展。

圖2 飛秒激光逐點刻寫法制備FBG的加工系統(tǒng)

飛秒激光逐線刻寫法刻寫FBG是將飛秒激光沿光纖軸向的垂直方向掃描形成的，這樣可以刻寫出貫穿纖芯的結(jié)構(gòu)，制備出的FBG偏振響應(yīng)特性大幅減弱[18]，具有和掩模板法制備的FBG相近的散射損耗，與逐點刻寫法相比降低了一個量級[20]，圖3所示為逐線刻寫法刻寫光纖光柵的示意圖。2010年，英國Aston大學(xué)的Zhou等人[18]首次采用飛秒激光逐線刻寫法制備了FBG；之后，華中科技大學(xué)的Huang等人[22]以及深圳大學(xué)Wang Y P課題組[23]均采用逐線刻寫法在光纖中成功寫制了具有溫度和應(yīng)變敏感性的相移FBG。

圖3 逐線刻寫法示意圖

飛秒激光逐面刻寫法刻寫FBG是在光纖截面上通過二維掃描形成的，這種方法避免了采用逐點和逐線刻寫法制備FBG過程中光纖纖芯很難對準的問題，且使用逐面刻寫法可以控制纖芯和包層的覆蓋面積，從而減少FBG的偏振損耗[24]，圖4所示為飛秒激光逐面刻寫FBG裝置圖。塞浦路斯科技大學(xué)的Kalli課題組對飛秒激光直寫技術(shù)有很深入的研究，2016年，該課題組[25]在未去涂覆層單模光纖上利用飛秒激光逐面刻寫的方式刻寫了8個不同諧振波長的光纖光柵陣列；2017年，該課題組[26]利用飛秒激光逐面刻寫的方法在一光纖上刻寫了只有一個諧振峰的FBG。

圖4 飛秒激光逐面刻寫FBG裝置圖

采用飛秒激光直寫法制備FBG時，可以靈活調(diào)控刻寫光柵的周期、長度和折射率調(diào)制度分布等[27]，制備出具有折射率調(diào)制以及長度和色散可控的光纖光柵，制備過程中不需要模板支持，設(shè)計比較自由，加工精度也非常高。直寫法與相位掩模板法相比，飛秒激光直寫法更容易實現(xiàn)隔涂覆層加工，可有效保持光纖的強度和物理完整性，但是對于設(shè)備的穩(wěn)定性和精準度要求較高，同時還會對設(shè)備造成一定的損耗。

1.3 飛秒激光全息干涉法

全息干涉法是利用激光的干涉特性制備FBG，用兩束相干光相互疊加聚焦在材料上，材料內(nèi)部會形成明暗相間的干涉條紋，利用光纖材料的光敏性來獲得周期性的光柵結(jié)構(gòu)，圖5所示為飛秒激光全息干涉法制備FBG示意圖。2001年，日本慶應(yīng)義塾大學(xué)的Ken等人[13]首次利用飛秒激光全息干涉技術(shù)制備出了FBG；2008年，德國耶拿光子技術(shù)研究所Becker等人[28]利用深紫外飛秒激光(波長262 nm)和塔爾博特干涉儀實現(xiàn)了FBG的全息干涉寫制。

圖5 飛秒激光全息干涉法制備FBG示意圖

利用全息干涉法制備FBG時不需要剝?nèi)ス饫w的涂覆層[29]，光柵的機械強度較好，且制備過程中可以通過調(diào)整兩束激光的角度，靈活地改變干涉條紋的折射率周期性調(diào)制的間距[30]，即可以改變FBG的周期，但是FBG制備過程中兩束相干光需要在飛秒激光空間寬度內(nèi)相互匹配，由于飛秒激光脈寬極窄，匹配的難度非常大，因此對于設(shè)備的重復(fù)性和準確性要求極高，并且采用此法制備光柵所需的時間相對較長，不適用于大批量生產(chǎn)應(yīng)用[31]。

2 飛秒激光刻寫FBG的傳感應(yīng)用

當(dāng)FBG 區(qū)域的外界環(huán)境改變時，F(xiàn)BG的周期或折射率會實時發(fā)生相應(yīng)改變，從而改變其波長或能量，通過對波長或能量的分析，即可得到外界環(huán)境的變化信息，達到傳感的目的。圖6所示為FBG傳感原理圖。

圖6 FBG傳感原理圖

2.1 飛秒激光制備FBG應(yīng)用于溫度傳感

當(dāng)外界溫度發(fā)生變化時，熱脹冷縮會引起FBG周期和有效折射率發(fā)生變化，最終導(dǎo)致其中心波長發(fā)生變化，溫度傳感原理主要是通過檢測中心波長的變化來進行溫度測量。

2019年，Zhang等人[32]用飛秒激光逐點刻寫技術(shù)在單模光纖(康寧SMF-28)中制備FBG并將其與光子晶體光纖和多模光纖依次級聯(lián)構(gòu)成干涉結(jié)構(gòu)用于折射率和溫度的測量，在30～120 ℃范圍內(nèi)，F(xiàn)BG的溫度靈敏度為11.46 pm/℃，光子晶體光纖法布里-珀羅(Photonic Crystal Fiber Fabry-Perot，PCF-FP)溫度靈敏度為8.62 pm/℃；2020年，Viveiros D等人[33]通過飛秒激光直寫法在單模光纖(SMF-28e)中寫入離軸FBG，圖7(a)所示為離軸3.0 μm FBG在不同溫度下的反射譜，圖7(b)所示為非線性波長漂移隨溫度的變化，結(jié)果表明離軸3.0 μm的FBG，在23～300 ℃范圍內(nèi)，其溫度靈敏度為12 pm/℃；2021年，Chen等人[34]利用飛秒激光逐點刻寫法在單模光纖中刻寫FBG，光纖纖芯中的FBG用于溫度傳感，20～80 ℃溫度范圍內(nèi)其溫度敏感度為9.94 pm/℃；2021年，Zhu等人[35]提出了一種利用飛秒激光逐點法在單模光纖中刻寫具有包層模式耐高溫達1 000 ℃的高溫穩(wěn)定FBG，實驗測試25～65 ℃溫度范圍內(nèi)其溫度靈敏度大致為10 pm/℃。由以上進展可知， FBG的溫度靈敏度大約為10 pm/℃。

圖7 溫度傳感器進展圖

通信單模光纖的最高溫度限制在石英光纖的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度1 050 ℃，當(dāng)環(huán)境溫度超過這一溫度時，光纖內(nèi)的折射率調(diào)制將完全消失，而藍寶石光纖的熔化溫度可達2 050 ℃，耐高溫性明顯優(yōu)于石英光纖。 Grobnic 等人[36]首次利用飛秒激光相位掩模板法制備出耐高溫的藍寶石FBG，圖7(c)所示為藍寶石FBG在室溫下的反射譜，由圖7(d)可知，在0～1 500 ℃的溫度范圍內(nèi)，F(xiàn)BG共振波長隨溫度穩(wěn)定變化，適用于2 000 ℃以下的分布式光學(xué)傳感器陣列。Busch等人[37]用飛秒激光相位掩模板法在單晶藍寶石光纖中刻寫FBG，在測試系統(tǒng)中加入多模激勵使所產(chǎn)生的藍寶石FBG的反射強度在高達1 745 ℃的高溫下也保持穩(wěn)定。雖然藍寶石FBG具有耐高溫的優(yōu)點，但其損耗較大，不適用于長距離傳輸。

熱再生光柵也可提高FBG的高溫穩(wěn)定性。2012年，Cook等人[38]提出了一種經(jīng)過熱再生處理的再生FBG，這種光柵可在900 ℃高溫下存活4 h以上，但其再生效率較低；2016年，He等人[39]提出了一種熱再生的負折射率光纖光柵，獲得了較高的再生效率，可在1 000 ℃的環(huán)境中穩(wěn)定工作超過10 h，實驗表明，這種負折射率光柵熱穩(wěn)定性高于I型折射率調(diào)制，低于II型折射率調(diào)制。

2.2 飛秒激光制備FBG應(yīng)用于壓力(應(yīng)變)傳感

外界環(huán)境壓力或應(yīng)變作用到光纖上時，會使 FBG的有效折射率和光柵周期改變，表現(xiàn)為FBG波長漂移，從而反映出壓力或應(yīng)力的變化。

2019年，Laarossi等人[40]利用飛秒激光逐點刻寫法在覆金光纖上刻寫FBG，實驗結(jié)果表明其最大應(yīng)變測量可達到4 144 με，應(yīng)變靈敏度為1.06 pm/με；2019年，Sun等人[41]利用飛秒激光相位掩模板法制備了FBG，并將其與傾斜FBG組合在一起形成相移FBG，測量范圍0 ～3 500 με內(nèi)其應(yīng)變靈敏度為0.867 pm/με，可應(yīng)用于應(yīng)變檢測。

飛秒激光制備FBG的應(yīng)變傳感在大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中發(fā)揮著極其重要的作用。Ecke等人[42]研制了基于多路FBG技術(shù)的光纖光柵傳感器網(wǎng)絡(luò)，在-1 000 ～+3 000 με的應(yīng)變范圍內(nèi)，F(xiàn)BG波長偏移超過2.6 nm，將其用于確定X-38飛船框架組件的機械載荷分布。J?rg等人[43]用飛秒激光逐點刻寫FBG并用于海上風(fēng)力發(fā)電機組電力電纜應(yīng)變監(jiān)測，主要通過監(jiān)測機艙(含發(fā)電機)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致電纜內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)變來確定電纜的壽命。

飛秒激光制備的FBG具有較高耐熱性，在高溫等惡劣環(huán)境下的傳感也有其獨特的優(yōu)勢。Liu等人[44]利用飛秒激光相位掩模板法制備出多模FBG，如圖8(a)所示，由隨應(yīng)變變化的6個共振波長位移圖可知，其應(yīng)變靈敏度大約為0.98 pm/με，該FBG能承受1 100 ℃以上的高溫；2018年，Chen等人[45]利用飛秒激光相位掩模板法刻寫了高階藍寶石FBG，如圖8(b)所示，其四階和五階共振的應(yīng)變靈敏度分別為1.39和1.00 pm/με，實驗中測試溫度最高達1 690 ℃； 2018年，Xiang等人[46]利用飛秒激光相位掩模板法在多芯光子晶體光纖中刻寫耐高溫FBG，傳輸損耗降低到50%所對應(yīng)的溫度約為970 ℃，如圖8(c)所示，實驗測試結(jié)果表明，其應(yīng)變靈敏度為1.2 pm/με。飛秒激光制備的FBG也可在高溫環(huán)境下進行壓力傳感；2010年，Jewart等人[47]利用飛秒激光相位掩模板法在帶氣孔的微結(jié)構(gòu)光纖中誘導(dǎo)出FBG用于800 ℃高溫下的壓力傳感。

圖8 壓力(應(yīng)變)傳感進展圖

FBG也多用于水壓氣壓的監(jiān)測。2017年，Huang等人[48]利用飛秒激光相位掩模板法在微結(jié)構(gòu)光纖中刻寫FBG用于井下壓力監(jiān)測系統(tǒng)，實驗結(jié)果如圖8(d)所示，對于不同的溫度，其壓力靈敏度幾乎保持不變，從40 ℃的3.30 pm/bar升到290 ℃的3.35 pm/bar；2018年，Ko等人[49]提出了一種基于FBG用于動態(tài)水壓測量的傳感器，該傳感器的測量范圍為0～10 000 Pa，分辨率為2 Pa；2020年，Luo等人[50]設(shè)計了一種由空腔調(diào)制的相移FBG來測量氣體壓力的裝置，F(xiàn)BG由飛秒激光逐線刻寫法制備，其壓力靈敏度為1.22 nm/MPa。

2.3 飛秒激光制備FBG應(yīng)用于折射率傳感

光纖光柵的纖芯或包層的模式有效折射率會隨著外界環(huán)境折射率變化而變化，并引起耦合模相位匹配條件的變化，進而導(dǎo)致光柵諧振峰波長漂移和損耗峰幅值變化，這一特性使得光纖光柵可應(yīng)用到折射率傳感領(lǐng)域[51]。

光纖光柵本身對周圍環(huán)境折射率變化不敏感，通常利用特殊的光柵或者對光柵進行特殊處理，來實現(xiàn)折射率傳感。華中科技大學(xué)的Zhang等人[52]從理論上推導(dǎo)出微納FBG的傳輸模型，得出微納FBG的靈敏度是隨著光纖光柵直徑的減小而增大的結(jié)論，該研究為微納FBG折射率傳感的應(yīng)用做了理論鋪墊；2010年，香港理工大學(xué)的Fang等人[53]通過飛秒激光相位掩模板法在微納光纖上成功刻寫FBG，制成了微納FBG折射率傳感器，實驗結(jié)果如圖9(a)所示，當(dāng)光纖直徑為2 μm、折射率為1.44時，其最大靈敏度為231.4 nm/RIU；2014年，Warren-smith等人[54]利用飛秒激光直寫法將FBG寫入露芯微結(jié)構(gòu)光纖中，折射率靈敏度為1.1 nm/RIU，雖然其靈敏度不高，但在一定條件下其最小折射率差為5.5×10-3RIU，且可以通過減小纖芯直徑的方法提高靈敏度；2016年，Liao等人[55]利用飛秒激光逐點法刻寫了D形FBG且成功用于液體折射率傳感，在折射率為1.45處靈敏度為30 nm/RIU;2018年，Zhang等人[56]利用飛秒激光相位掩模板法刻寫了帶超折射率調(diào)制的高階傾斜FBG，折射率靈敏度最大值為33.71 nm/RIU；2020年，He等人[57]利用飛秒激光逐點刻寫法刻寫FBG并結(jié)合光纖包層拋光，改變光柵區(qū)域周圍的倏逝場來實現(xiàn)折射率傳感，測氯化鈉溶液折射率時其折射率靈敏度和線性度分別為854.2 nm/RIU和0.998 9；2021年，Zhao等人[58]設(shè)計了一種基于飛秒激光刻寫FBG用于溫度傳感，對光纖光柵進行氫氟酸腐蝕實現(xiàn)高靈敏度折射率傳感，折射率在1.333 0～1.402 7范圍內(nèi)，靈敏度為-49.044 dBm/RIU；同年， Zhu等人[35]利用飛秒激光逐點刻寫法制備了具有包層模式的高溫穩(wěn)定FBG，可用于1 000 ℃高溫下的折射率傳感，如圖9(b)所示，實驗結(jié)果表明，其共振波長越小，折射率靈敏度越高。由以上進展可知，飛秒激光制備的FBG折射率傳感器具有折射率靈敏度高和耐熱性良好等優(yōu)點，在生物、醫(yī)學(xué)和化學(xué)等領(lǐng)域有很廣的應(yīng)用前景。

圖9 折射率傳感進展圖

3 結(jié)束語

本文首先對飛秒激光制備FBG的3種主流方法包括飛秒激光相位掩模板法、飛秒激光直寫法和飛秒激光全息干涉法進行了介紹，之后對飛秒激光制備FBG在溫度、壓力(應(yīng)變)和折射率傳感領(lǐng)域的應(yīng)用進行了綜述。飛秒激光制備FBG在溫度傳感領(lǐng)域的應(yīng)用比較成熟，通常石英光纖中刻寫的FBG溫度靈敏度在10 pm/℃左右，但其測量最高溫度受制于石英玻璃轉(zhuǎn)化溫度1 050 ℃；藍寶石FBG的測溫最高能達到1 700 ℃以上，在高溫傳感領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用優(yōu)勢，但其損耗問題嚴重，成本昂貴，影響了其實用化進度；熱再生光柵是一種特殊的具有高溫穩(wěn)定性的光柵，可在1 000 ℃左右穩(wěn)定超過10 h，提高其再生效率是熱再生處理的關(guān)鍵；飛秒激光制備FBG的壓力(應(yīng)變)傳感在大型結(jié)構(gòu)健康檢測、高溫下的壓力(應(yīng)變)傳感和水壓氣壓檢測等領(lǐng)域的應(yīng)用也非常多；FBG本身對折射率變化不敏感，選用微納光纖或?qū)饫w進行特殊的處理，可以實現(xiàn)折射率傳感，其在生物、醫(yī)學(xué)和化學(xué)等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。

利用飛秒激光制備的FBG傳感器件非常豐富，如河水和湖泊領(lǐng)域用于測量溫度和深度的溫深儀，海洋領(lǐng)域的溫鹽深探測器件，海底熱液和冷泉等特殊環(huán)境監(jiān)測器件，應(yīng)用于管道及井下的壓力計等，隨著各領(lǐng)域應(yīng)用需求的增加以及科研工作的進行，飛秒激光制備的FBG將會在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，為國防、工業(yè)以及人們的生活增添新的活力。