前言

近日，国际顶尖光学期刊 《Light: Science & Applications》 在线发表了一项来自中国科研团队的重磅成果(https://doi.org/10.1038/s41377-026-02425-z)。来自西北大学物理学院的教授团队，成功研发出一种基于飞秒激光直写技术的单光纤三维形状传感系统。这项技术不仅打破了传统光纤传感器在尺寸与空间分辨率之间的长期权衡，更为软体机器人、微创手术等前沿领域带来了革命性的感知能力。

核心技术

极致小巧：仅需一根标准单模光纤即可完成三维形状感知，无需复杂的多芯或多纤结构，将传感器尺寸推向了物理极限。

海量传感点：散射体的信号与波长无关，因此理论上沿光纤长度方向可写入近乎无限多个传感点，密度远超传统的FBG传感器阵列。

高fidelity重建：实验证明，该系统在重建不同半径的圆弧时，末端误差低于8%，相对误差低于6%。对于随机弯曲形状（如交叉形、S形、螺旋形）也能实现高保真识别。

强抗干扰能力：由于采用强度解调方案，该技术对温度和应力变化表现出优异的免疫能力，适用于复杂多变的实际环境。

总结

论文作者表示：“我们的工作证明了，复杂的三维形变信息完全可以被压缩在一根标准光纤的空间排列中，无需昂贵的多芯光纤或多通道解调仪。这不仅降低了成本，更让光纤形状传感真正‘飞入寻常百姓家’。”

正如论文所展望的，这种基于飞秒激光直写偏心散射体的技术，有望与人工智能、先进制造深度融合，成为未来智能感知系统中不可或缺的“神经末梢”。

图1：基于MOESs阵列光纤的形变编码设计概念

图2：偏心散射体的基本特性

图3：MOESs阵列的散射分布及其二维曲率测量

图4：三维形状传感的实验验证

图5：环境干扰对形变编码的影响

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