光电检测技术及应用 教学课件 ppt 作者 徐熙平 第11章 光纤传感测量
16页1、2019年5月25日星期六,光电检测技术及应用,第11章 光纤传感测量,任课教师:徐熙平,目 录,11.1光导纤维的基本知识 光纤传光原理、光纤分类、光纤的基本特性 11.2光纤传感器原理及应用 光纤传感器分类与特点、光纤传感器、光变换器与光纤兼容,第11章 光纤传感测量,一、光导纤维的 基本知识,1、光纤传光原理,光纤传光原理,第11章 光纤传感测量,一、光导纤维的 基本知识,2、光纤的分类,a)多模阶跃折射率光纤,b)多模梯度折射率光纤,c)单模小芯光纤 芯皮型光纤结构,光纤按结构分,大体上有芯皮型光纤和自聚焦型光纤。芯皮型光纤又分为阶跃折射率光纤和梯度折射率光纤。阶跃折射率光纤是指径向折射率分布从折射率高的纤芯直接变到折射率低的包层,即芯和包层的界面分明。梯度型光纤,其断面径向的折射率分布是从中心的高折射率逐渐变到包层的低折射率,光纤外面的包层既作为光学绝缘介质,又起到内芯的保护层的作用。,第11章 光纤传感测量,一、光导纤维的 基本知识,a)多模阶跃折射率光纤 b)多模梯度折射率光纤 c)单模小芯光纤 三类主要光纤的几何形状,光纤按其传输模式分有单模和多模之分。单模光纤细,芯径
2、一般小于10m,其断面结构芯细、包层厚。多模光纤心径大于50m,断面结构芯粗、包层薄,在光传输时有多种空间电磁场模式存在。相比之下单模光纤波形失真小,损耗小,近年来更加受到重视。 在传输光信息时,多采用光缆。光缆是将若干根光纤单丝集聚一束,然后再包覆一层尼龙或聚乙烯塑料,最外层为包层。,a) b) c),第11章 光纤传感测量,一、光导纤维的 基本知识,3、光纤的基本特性 衰减 光在光纤传输时其衰减主要由吸收损耗和散射损耗造成。吸收损耗有玻璃材料的本征吸收和杂质吸收,散射损耗主要有本征散射和结构不完善引起的散射。,高硅氧(GeO2-P2O5-SiO2)光纤的损耗曲线,第11章 光纤传感测量,一、光导纤维的 基本知识,带宽 脉冲光在光纤传输时,导致脉冲展宽的三个主要原因是模式色散、颜色(或材料)色散和波导(或结构)色散。色散是指折射率及其他物理参数随光的波长变化而变化的现象,光纤的传输带宽又受这些参数的限制,为方便起见,采用色散一词来描述这些参数的变化。 (1)不同的脉冲模式的激光在光纤传输时,它们将以不同的时间传输到光纤的另一端,其结果是使激光脉冲加宽。 (2)光纤玻璃材料的折射率随入
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