在当今这个信息爆炸的时代，光纤如神经发育的“奠基期”与“敏感期”快速生长在人们生活中的各个角落。无论是高速数据传输、视频实时点播，还是云端服务、智能设备联动控制，光纤都以其低损耗、高带宽、抗干扰的优势，成为数字生活高速运转的“隐形脉络”，让信息瞬间跨越千山万水。然而，除了点对点主动传输通讯数据，光纤还可以作为神经突触“感知”变化的环境世界。

那么，光纤究竟是怎样感知世界的呢？

光纤示意图

光纤的材质是石英玻璃纤维，理想光纤材料单纯是由Si-O-Si构成网状结构,而在光纤的实际制作过程中，往往会引入杂质及结构缺陷。

光纤材料特性

结构缺陷（本征缺陷）则是由于原子无序排列造成的，例如，氧空位中心（ODC）、过氧连接（POL）；以及化学键断裂生成的点缺陷结构，例如E’色心、非桥氧缺陷中心（NBOHC）、过氧自由基（PRO）等。上述分子/原子排列存在的多样微观尺度的变化形成密度波动，导致局部折射率出现随机、微小的不均匀（尺度远小于光的波长）。当传输光（如通信波段的 1550 nm）遇到这些微观不均匀区域时，会发生无规则的散射信号。散射信号根据成因不同可分为：属于弹性散射的瑞利散射信号，属于非弹性散射的拉曼散射信号和布里渊散射信号。这些散射信号分别对局部动态/静态应变、温度等信息敏感，可用于传感系统开发。光纤这一独特的物理特性，使光纤突破了单纯“通讯传输通道”的功能，成为能够感知环境变化的“传感通络”即神经突触网络。

知识延伸

瑞利散射： 振动/声音感知,对微小振动异常敏感，可以线性还原振动波形，高保真还原声音；

布里渊散射：对光纤应变（拉伸或压缩变形）和温度都很敏感，可以通过计算布里渊散射频率漂移，计算光纤拉伸程度；

拉曼散射：对温度变化敏感，可以实现高精度温度测量。

基于光纤传感的原理，“分布式”的概念则是把一根光纤看成无数个紧密串联的点式传感器（神经突触），实现光纤的全线感知。理论上光纤有多长，传感范围就有多长，但考虑到光在传输过程的损耗，目前传感信号传输极限距离在百公里左右。

从“主动通信”到“被动感知”，当下分布式光纤传感技术正在实现“光联万物”的爆炸式生长，它如同生命生殖的早期，神经网络爆发式增殖、精准分化、有序连接、经验依赖塑形的关键窗口期。把握这一神经发育的“奠基期”与“敏感期”，如同决定终身神经功能的基础框架，它决定着我们对未来社会的感知慧能。