用“中国精度”守护 一根光纤织就中原 “安全网”

大象新闻记者 高冬丽

在中原大地的特高压输电塔之间，一束束纤细的光纤正编织起守护电网安全的“智能防线”。每当寒潮掠过黄河两岸，哈工大郑州研究院的实验室里总会亮起彻夜的灯光—— 研究院光子传感研究团队的负责人董永康教授正带领团队，用自主研发的分布式光纤监测系统，为河南乃至全国的能源大动脉装上 “智慧神经”，以实现实时监测温度、应变、振动、声波等参数，保障设施安全。这根看似普通的光纤背后，是一群科研工作者十多年如一日破解“卡脖子”难题的奋斗故事。

一根光纤的 “逆袭”：从跟跑到领跑的中国速度

用光纤作传感器，可以实现超长距离上的空间连续测量，实时监测应变、温度和压力等数据，用于航空、航天飞行器及其零部件的结构健康监测，油气管道、高压输电线和大跨度桥梁等大型基础设施的健康监测，山体滑坡和路面沉降等地质灾害的监测预警。但长期以来，高端光纤传感仪器领域核心技术及设备被欧美垄断，中国一度面临着大型基础设施监测领域“无仪器可用”的困境。

2008 年，董永康清晰地意识到到我国在该领域与国际先进水平的差距。带着一身本领和一腔报国热血，他给自己立下 “军令状”：“一定要让中国有自己的‘千里眼’和‘顺风耳’。”他瞄准分布式布里渊光纤传感技术的两大瓶颈问题——超快时间响应和超高空间分辨率展开攻关。凭借着多年来的钻研积累，他创新性地提出了 “瞬态受激布里渊散射传感机制”，将时间响应和空间分辨率同时提升1000倍—— 相当于从 “雾里看花”进化到“纤毫毕现”。

（董永康在实验室）

可贵的是，董永康并没有停留在理论上的突破，而是决心将其应用到设备上。其中艰辛，不用多言。为了攻克锁频光源的稳定性难题，董永康秉持“必须吃透每一个器件”的原则，带领团队对上百个元件逐个测试，用示波器捕捉每一纳秒的信号波动。在自研仪器设备的一次实验中，激光器突发频闪，团队连续工作40小时，最终找出是自研稳频模块的某一电容的温漂特性存在0.1%的差异导致的。

正是这种“显微镜下找误差”的较真精神，让他带领团队攻克了锁频光源、微波驱动源等关键模块技术，研制出具有自主知识产权的“高性能分布式布里渊光纤传感监测仪”，不仅打破外国公司长期以来的技术垄断，还实现了指标数据领先。

（分布式光纤应变和温度监测仪）

祖国大地上的 “科技哨兵”：守护重大线性基础设施

2021 年冬季的一个凌晨，河南省某特高压输电线路覆冰智能监测项目突然报警：跨黄河段 OPGW 光缆覆冰等级骤升，可能引发断线风险。正在华中环网监测现场的董永康连夜驱车9小时赶到运维站，带领团队调取光纤监测历史数据，对比参数变化，并结合温度、应变、振动等多维信息进行快速定位。通过分析光缆的异常响应区段，成功判断出2处高风险覆冰点，为后续调控决策提供了及时依据。“当时室外温度零下 8℃，董教授的羽绒服结了冰花，但他盯着屏幕的眼神比激光还亮。”现场工程师回忆，为了验证团队构建的覆冰特征识别模型的准确性，团队曾在零下20℃的连续低温天气中，连续驻守站房48小时。

这样的“科技守护”不止在中原大地上演。在青藏高原冻土区，一条长达数千公里的公路正通过董永康团队的仪器实时“感知”着路基变化。此前，如何解决由冻融引起的路基沉降病害问题长期以来困扰着高原建设者，是董永康带领团队首次实现了路基沉降的分布式实时预警。如今，他的仪器已守护着中缅油气管道、白鹤滩-浙江特高压输电线、琼州海峡超高压海底电缆等20余项国家重大战略工程，在 “国脉”工程中筑起安全屏障。一位工程建设者的评价一针见血：“这台仪器让我们摆脱了‘用别人尺子量自己家底’的被动。”

更让人欣喜的是，2024年，董永康团队在哈工大郑州研究院建立了河南省首个飞秒激光微纳传感研究平台，利用飞秒激光在细小的光纤上制备高灵敏光纤微纳传感器；今年，又将在哈工大郑州研究院建成河南省首个大容量光纤传感网络拉丝塔，实现一边拉制光纤一边飞秒激光制备光纤传感器，打破核心技术和高端仪器装备长期被欧美企业垄断的局面，满足河南乃至全国市场需求的快速增长。昔日依赖进口的 “卡脖子” 领域，如今已成为河南装备制造的新亮点。

（哈工大郑州研究院飞秒激光加工平台）

实验室里的 “传帮带”：让创新火种在中原扎根

在指导学生时，董永康常举这样一个例子：“一根光纤能分发出10万个‘监测点’，就像我们的科研团队，每个成员都要成为独当一面的‘传感器’。”入驻哈工大郑州研究院以来，董永康团队结合自身科研优势及河南重点产业布局，累计引进10余名科研人才，培养了70余名哈工大产教融合（郑州）专项硕博研究生。

在团队的实验室墙上，“科学是老实人的事业——马祖光”的标语格外醒目。董永康常说，这句话是他科研路上的 “灯塔”。“你看这光纤，看似纤细，却能传递万里之外的信号。我们扎根中原，就是要让科技的‘光’，照亮更多人前行的路。”如今，他的团队正将光纤传感技术拓展至生物医疗、环境监测等领域，在哈工大郑州研究院的光纤传感网络拉丝塔旁，新一代微纳传感器的研发也已进入关键阶段。

从松花江畔到黄河之滨，从实验室到工程一线，董永康和团队用一根光纤书写着科技报国的传奇。在中原大地上，他们是破解 “卡脖子” 难题的攻坚队，是守护重大工程安全的科技哨兵，更是播撒创新火种的耕耘者。正如那束穿越山河的光纤之光，他们用坚守和热爱，让“中国精度”落地为守护国计民生的坚实保障，让科技自立自强的信念在中原沃土上深深扎根。