传统的安全光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。光纤传感技术由于其独特的优点和特异的功能，不仅在民用领域得到了广泛的开发和应用，而且在军用领域也得到了各国政府和军方的重视。光纤传感技术的军事应用主要有：光纤制导、光纤遥控武器、光纤陀螺、光纤水听器、光控相控阵雷达、光控飞行、光纤智能结构、安全防护和光纤智能控制等。本文将详细介绍光纤传感技术在军事工业领域的应用现状及发展前景。
1 光纤传感技术
1.1技术简介
光纤工作频带宽，动态范围大，适合于遥测遥控，是一种优良的低损耗传输线；在一定条件下，光纤特别容易接受被测量或场的加载，是一种优良的敏感元件；光纤本身不带电，体积小，质量轻，易弯曲，抗电磁干扰，抗辐射性能好，特别适合于易燃、易爆、空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用。因此，光纤传感技术一问世就受到极大重视，几乎在各个领域得到研究与应用，成为传感技术的先导，推动着传感技术蓬勃发展。
光纤传感，包含对外界信号（被测量）的感知和传输两种功能。所谓感知，是指外界信号按照其变化规律使光纤中传输的光波的物理特征参量，如强度（功率）、波长、频率、相位和偏振态等发生变化，测量光参量的变化即“感知”外界信号的变化。这种“感知”实质上是外界信号对光纤中传播的光波实时调制。所谓传输，是指光纤将受到外界信号调制的光波传输到光探测器进行检测，将外界信号从光波中提取出来并按需要进行数据处理，也就是解调。因此，光纤传感技术包括调制与解调两方面的技术，即外界信号（被测量）如何调制光纤中的光波参量的调制技术（或加载技术）及如何从被调制的光波中提取外界信号（被测量）的解调技术（或检测技术）。
外界信号对传感光纤中光波参量进行调制的部位称为调制区。根据调制区与光纤的关系，可将调制分为两大类。一类为功能型调制，调制区位于光纤内，外界信号通过直接改变光纤的某些传输特征参量对光波实施调制。这类光纤传感器称为功能型（FunctionalFiber，简称FF型）或本征型光纤传感器，也成为内调制型传感器，光纤同具“传”和“感”两种功能。于光源耦合的发射光纤同于光探测器耦合的接收光纤为一根连续光纤，称为传感光纤，故功能型光纤传感器亦称全光纤型或传感型光纤传感器。另一类为非功能型调制，调制区在光纤之外，外界信号通过外加调制装置对进入光纤中的光波实施调制，这类光纤传感器称为非功能型（NonFunctionalFiber，简称NFF）或非本征型光纤传感器，发射光纤与接收光纤仅起传输光波的作用，称为传光光纤，不具有连续性，故非功能型光纤传感器也称传光型光纤传感器或外调制光纤传感器。
根据被外界信号调制的光波的物理特征参量的变化情况，可将光波的调制分为光强度调制、光频率调制、光波长调制、光相位调制和偏振调制等五种类型。
由于现有的任何一种光探测器都只能响应光的强度，而不能直接响应光的频率、波长、相位、和偏振调制信号都要通过某种转换技术转换成强度信号，才能为光探测器接收，实现检测。
目前，主要通过5 种途径研发传感光纤。①对石英光纤进行某些特殊处理，使之获得传感器所需要的特性，这是早期光纤传感器所需要的光纤。②改变光纤结构，获得两种工作类型的传感光纤：一种是保偏光纤；另一种是偏振光纤。③改变光纤的掺杂材料，可以制成具有新特性的传感光纤，即在石英光纤种利用掺杂稀土金属离子，可制造出多种传感光纤。④液芯光纤，是一种具有新型结构的光纤。它是用于传输紫外光波段光线的液芯光纤。现已开始用于研制测量温度、电压和折射率等参量的光纤传感器。⑤光子晶体光纤（PCF）。
1.2光纤传感器
传感器技术是检测原理、材料科学和工艺加工三个要素的最佳结合，在发达国家被列为核心技术之一。目前光纤传感器虽然还不多见，但它们在传感器市场中的比重正在扩大。为了开发更好的光纤传感器，人们正在努力探索和开发。光纤传感器系统一般需要有光源、光学界面、光导纤维、光学调制装置、光电检测器，以及信号处理设备。光纤传感器可以用于许多不同领域，但最多见于工业、医疗、航空航天、军事等领域。
光纤传感器的传感灵敏度要比传统传感器高许多倍，而且它可以在高电压、大噪声、高温、强腐蚀性等很多特殊环境下正常工作，还可以与光纤遥感、遥测技术配合，形成光纤遥感系统和光纤遥测系统。光纤传感技术是许多经济、军事强国争相研究的高新技术，它可广泛应用于国民经济的各个领域和国防军事领域。在航天（飞机及航天器各部位压力测量、温度测量、陀螺等）、航海（声纳等）、石油开采（液面高度、流量测量、二相流中空隙度的测量）、电力传输（高压输电网的电流测量、电压测量）、核工业（放射剂量测量、原子能发电站泄漏剂量监测）、医疗（血液流速测量、血压及心音测量）、科学研究敏感蒙皮）等众多领域都得到了广泛的应用。
光纤传感器的基本原理是将光源发出的光经光纤送人调制区，在调制区内, 外界被测参数与进入调制区的光相互作用, 使光的强度、频率、相位、偏振态等发生变化成为被调制的信号光, 再经光纤送入光探测器、解调器而获得被测物理量。光纤传感器按测量对象分为光纤温度传感器、位置传感器、流量传感器、力传感器、速度传感器、磁场传感器、电流传感器、电压传感器、光纤图像传感器和医用光纤传感器。
光纤传感器的优点主要是：损耗低，良好的传光性能，频带宽，传输容量大，本身就可以作为敏感元件，重量轻，体积小，价格低廉，抗电磁干扰，不易串音，抗雷击，通信质量高，防爆性能好，不受电磁和无线电频率的干扰，不导电，在高温下能在一个很大的带宽范围里工作。
光纤传感器可以监测许多参数，例如压力、温度、应变转矩、振动、声学性能、电磁场、旋转、加速PH值、化学变化、液位、气位以及流动等等。它们体积小，没有工作噪声，并可以传感远距离的参数。因而在众多领域得到应用。
按光纤在光纤传感器中的作用可分为传感型和传光型两种类型。
传感型光纤传感器的光纤不仅起传递光作用，同时又是光电敏感元件。由于外界环境对光纤自身的影响，待测量的物理量通过光纤作用于传感器上，使光波导的属性(光强、相位、偏振态、波长等)被调制。传感器型光纤传感器又分为光强调制型、相位调制型、振态调制型和波长调制型等。
传光型光纤传感器是将经过被测对象所调制的光信号输入光纤后,通过在输出端进行光信号处理而进行测量的，这类传感器带有另外的感光元件对待测物理量敏感，光纤仅作为传光元件，必须附加能够对光纤所传递的光进行调制的敏感元件才能组成传感元件。光纤传感器根据其测量范围还可分为点式光纤传感器、积分式光纤传感器、分布式光纤传感器三种。其中，分布式光纤传感器被用来检测大型结构的应变分布，可以快速无损测量结构的位移、内部或表面应力等重要参数。目前用于土木工程中的光纤传感器类型主要有Math-Zender干涉型光纤传感器，Fabry-pero腔式光纤传感器，光纤布喇格光栅传感器等。
光纤传感器的种类很多，包括光纤水声传感器、分布式光纤传感器、光纤转动传感器、智能复合材料光纤传感器、光纤光栅传感器等等。
光纤水声传感器。目前，对光纤水声传感器的研究主要集中在4 种类型：微型光纤水声传感器、强度型光纤水声传感器、干涉型光纤水声传感器和光栅型光纤水声传感器。这4 种光纤水声传感器中各有其优缺点。从发展趋势来看，其中光栅型光纤水声传感器有更大的发展潜力。
分布式光纤传感器。分布式光纤传感器是利用光波在光纤中的传输特性，可沿光纤长度方向上连续地传感被测量（如温度、压力、应力/应变等）。此时光纤既是传感介质，又是传输介质，传感光纤长度从1 千米到几百千米。
智能复合材料光纤传感器。美国正在为未来的弹道导弹使用的智能复合材料开展研究工作，其中一项重要研究项目是如何将光纤传感器植入智能复合材料中。经研究证明，设计和制作标准化、模块化的光纤传感层是解决智能复合材料中使用的传感器的有效途径之一。目前有两种比较好的集成制作方法：一种是用聚酰亚胺薄膜与光纤传感器阵列的集成；另一种方式是采用聚合物光纤材料（如含氟聚酰亚胺）按集成光学的方法制作传感层，将光路和敏感元件集成在一起，从而实现传感系统高度模块化和集成化。
军用光纤传感器主要分为四大类，一是光纤陀螺，用于飞机、舰船、导弹等惯导系统，已被美国国防部列为美国SDI计划动能武器中的一项重要内容；二是光纤水听器，用于侦察潜艇、舰船的行踪，是海军应用最有发展前途的一种水听器，它非常灵敏，对监视水下潜艇活动极为重要；三是光纤加速度传感器，用以推导加速度和相位变化的敏感器件；四是光纤压力传感器，它既可以采用光纤水听器的结构，也可以采用微弯调幅传感器的结构。由于光纤传感器具有高灵敏度、耐腐蚀、抗干扰、体积小等优点，使用范围广泛，可以检测温度、压力、角位移、电压、电流、声音和磁场等多种物理量。因而深受各方面欢迎，军民兼用，效果很好，发展速度快。人类已进入信息时代，信息的获取技术是信息技术的关键，传感器技术是信息技术的重要基础，传感器技术是获取信息的主要技术途径，获取信息是利用信息的先决条件，获取信息离不开传感器。传感器是一种能按一定规律将各种被检测的物理量转换成便于处理的量（如：电、磁量等）的器件。根据所使用敏感材料的不同，传感器大致可分为半导体传感器、陶瓷传感器、光纤传感器等。世界各国对传感器技术的研究和开发都极为重视，日本将传感器列为80年代大力发展的五项重要技术之首，又将传感器研发确定为90年代发展的重点，美、英等国也投入巨资进行传感器技术的研发。光纤传感器是利用光波调制技术即利用光波参量调制的方式来实现待测信息的提取，因此它与其它传感器相比具有如下突出的优点： ①在转换功能上工作范围宽，线性度好、信噪比高、重复性好、长时间变化小等优点；②检测信号易于处理，易于传输，而且抗干扰性能极好，可达到不受电（磁干扰及核干扰；③与被测对象所处环境相容，对待测量扰动小；④体积小、重量轻、价廉、可靠性高等。
1.3光纤传感网络系统技术
近几年来, 随着光纤传感器技术和光纤网络技术的迅速发展，促使了将多个光纤传感器构成的光纤传感网络系统的发展，以满足军用和民用对多点、多参量和大空间范围的传感网络的需求。
多传感器构成光传感网络的首要问题是如何解决将多个光纤传感器构成一个网络系统的连接技术问题。网络的连接涉及到光纤与光纤、光纤与有源和无源器件以及光纤与传感器等元器件之间的连接。
对于成网技术，基本上可以引用光纤通信网络系统技术来构建光纤传感网络。其实是利用了现有的光纤局域网络技术，将多个光纤传感器连接成一个复杂的传感网络， 以满足大型构件进行大范围的多点、多参量测量要求，这也是一种可行的组网方式。目前可用于光纤传感网络的光纤传感器有4 种：点式光纤传感器、积分式光纤传感器、分布式光纤传感器和传感器的复用。
光传感信号处理技术是光传感网络系统中的关键技术之一，目前研究重点集中在利用光纤水声传感器的传感合一特性，实现了水下全光阵列。其中有一个关键技术就是传感器的复用和解复用技术。最早研究的是频分复用技术，但阵列规模小，不够理想。利用PGC 的时分复用技术可以组成大规模阵列，但其噪声特性不够理想。最近的研究重点是时分/波分相结合的复用方法，但研究结果离实用化还有相当距离。
2 光纤传感技术在军工领域的应用现状
2.1应用概况
光纤传感技术在军事上应用广泛。光纤陀螺仪经过40多年的发展，已经广泛应用与民航机、无人机、
