●光学解调技术。光学干涉相位检测系统需具有高灵敏、大动态范围、稳定、小型化和低成本的特点。
●光源技术。不同波段，尤其是红外波段的低成本、可调谐、窄线宽激光器是高灵敏多组分气体测量的关键器件。
2、光纤三维形状传感技术
如果想要对一个动态的物体进行跟踪，在缺乏视觉接触的情况下，形状感知就显得特别关键。近年来，基于光纤形状的传感方法受到了学术界和工业界的广泛关注。光纤形状传感器为传统的形状感知提供了一种非常有效的替代方法，它允许对形状进行连续、动态、直接的跟踪，而不需要视觉接触。光纤传感器具有结构紧凑、体积小、灵活性强、嵌入能力强等特点，可以很好地附着在被监测的物体上，同时保证了安装的方便性和形状跟踪的有效性。这些优势使得其在医疗、能源、国防、航空航天、结构安全监测以及其他智能结构等领域具有广泛的应用。图1是全部国产化的四芯光纤三维形状传感系统的几个关键部件。
图1 基于四芯光纤的三维形状传感系统的关键部件
实际应用中，如输油管线、桥梁结构等大尺度三维形状传感场景，适合将多根单芯光纤与待测物进行组合，并使用布里渊光时域反射技术监测其形状变化；而对于中等尺度或小尺度应用场景，例如机器人、柔性医用器械等，则适合采用多芯光纤阵列FBG解调技术或者分布式OFDR的曲率积分及形状重构的方法，来实现较高精度的三维形状感测。其中，该技术在医疗领域最具有发展潜力。
光纤三维形状传感技术的发展思路有两个：一是采用多芯光纤；二是采用多根单芯光纤与柱状结构物相结合的方式实现三维形状传感。这里谈的主要基于第一种思路。表2为基于多芯光纤的三维形状传感技术发展梗概。
表2 多芯光纤三维形状传感技术发展简表
光纤三维形状传感技术经过近二十年的快速发展，目前该项技术涉及的关键器件已经能够实现全部国产化，接近实际应用的水平。国内有多家单位相继开展了有关研究，桂林电子科技大学所研制的基于多芯光纤光栅三维形状传感系统具有动态三维形状感测能力，为工程化应用提供了各项关键技术，近年来逐步应用于若干领域，其面临的主要问题是:
●目前使用的多芯光纤的纤芯间距较小，其精度相对于较大纤芯间距的光纤形状传感器还有一定差距。
●多芯光纤相关器件性能及技术的提升，是多芯光纤形状传感技术进一步发展的关键，如低损耗多芯光纤扇入扇出器件、方便可靠的熔接技术以及低损耗活动连接技术等。
●无论是基于多芯光纤光栅阵列的解调技术，还是基于多芯光纤OFDR的解调方案，三维重构算法都有待于进一步的改进。
●多芯光纤及其光器件还没有统一的工业标准，不同器件兼容性较差，难以降低成本并推进工业化批量生产。
3、煤矿光纤传感技术
光纤传感器无需供电，对于煤矿井下易燃易爆气体监测和长距离多点巷道围岩变形、岩石应力等在线监测具有独特优势。
近二十年来，半导体激光甲烷传感器（如图2）的研发和煤矿应用工程化技术的研究较多，经历了从实验室原理验证到工程样机，再到近10万只光纤传感器在一千余座煤矿的规模化应用。激光甲烷传感器具有全量程、免标校、高选择性、长期稳定可靠性等独特优势，已得到了煤矿行业的普遍认可，并逐步替代传统催化燃烧式甲烷传感器。2016年12月底原国家煤矿安全监察局在《煤矿安全监控系统升级技术方案》中明确指出推荐使用先进传感器，包括全量程、低功耗、自诊断功能的激光甲烷传感器，这标志着激光甲烷传感器正式进入商业化应用。
图2 激光甲烷传感器模块和激光甲烷便携仪
此外，基于拉曼散射原理和多模光纤的光纤分布式温度传感器在煤矿采空区自燃发火隐患在线监测及预警定位方面展现了独特的作用，解决了采空区火灾隐患电子传感器存在检测盲区的难题，该类传感器经历了从隔爆兼本安型到低功耗本安型矿用仪器的升级过程，现已在全国数百个煤矿中对采空区和胶带运输系统进行火灾隐患监测预警方面得到了应用。
