○呂雪萱

位于新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國立實(shí)驗(yàn)室的研究人員，將兩根光纖導(dǎo)線插在地表上的一個洞里，來測定地應(yīng)力，他們希望通過這種辦法來進(jìn)行早期地震預(yù)報。該實(shí)驗(yàn)室的地球物理學(xué)家費(fèi)雷德·霍姆斯說，這種光纖傳感器要比我們所知道的其他傳感器便宜得多，而且設(shè)計(jì)簡單，靈敏度更高。

近年，科研人員已研制出很多光纖傳感器，地應(yīng)力僅是這種傳感器可測出的一項(xiàng)。它還可測出電場、磁場、氣溫等的變化。

洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)力傳感器的主要原理，是依據(jù)監(jiān)測到的有地應(yīng)力的和沒有地應(yīng)力的光纖上光傳導(dǎo)的速度來判斷。敏感的光線導(dǎo)線一根聯(lián)結(jié)在巖石上，另外一根與之平行的導(dǎo)線則不與巖石聯(lián)結(jié)，當(dāng)然也就沒有地應(yīng)力。而對光纖導(dǎo)線施以地應(yīng)力后，則改變了光傳導(dǎo)的方式。

這取決于應(yīng)力的相應(yīng)程度，有應(yīng)力的導(dǎo)線就比無應(yīng)力的導(dǎo)線上的光多傳輸相應(yīng)遠(yuǎn)的距離。當(dāng)這束光重新匯合時，就會互相干擾，產(chǎn)生一個非常亮或非常黑的點(diǎn)，或者說是兩極之間的強(qiáng)電流的交匯點(diǎn)。這種強(qiáng)電流程度不同就產(chǎn)生了兩束光傳輸距離的差異，地應(yīng)力亦是如此。上述實(shí)驗(yàn)之所以可行，是因?yàn)檫@兩根光纖導(dǎo)線上的光源都來自同一個十分穩(wěn)定的激光。

霍姆斯使用紐約科寧玻璃廠生產(chǎn)的通常用來做靈敏元器件的玻璃纖維，總長度為200 米。他希望這個光纖系統(tǒng)能測出一百億分之一的地應(yīng)力。而那些測出的數(shù)據(jù)則由一臺計(jì)算機(jī)收集并自動記錄下來，以供地球物理學(xué)家們分析。

霍姆斯說，這種光纖應(yīng)力傳感器還有其他廣泛的用途，諸如監(jiān)測地下核爆炸，測出在什么地方正往地面抽油，或在什么地方的油田正向地下注水等。它還可監(jiān)測核反應(yīng)堆及核廢料場附近的地殼穩(wěn)定性，監(jiān)測永久凍土地帶上的建筑物，如煙囪的穩(wěn)固程度等。

研制光纖傳感器的工作得到了美國海軍部門強(qiáng)有力的支持。因?yàn)樗麄儗５茁曇魝鞲衅骱芨信d趣，這種聲音傳感器可以幫助他們精確地測定他國潛艇的位置。除研究光纖傳感器在監(jiān)測運(yùn)動、熱能、電子和磁場等方面眾多的軍事用途外，他們還做了廣泛、大量的民用研究。