02光器件及基本的光测量.ppt

* * 两个支路上的光总是保持Pi/2的相位差 * * 两个支路上的光总是保持Pi/2的相位差 * * 3 * * 2 光功率的检测 光纤损耗的检测 光谱的检测 光相位的检测 光纤相位传感器要求有相应的干涉仪来完成相位检测过程。对于一个相位调制干涉型光纤传感器，敏感光纤和干涉仪缺一不可。敏感光纤完成相位调制任务，干涉仪完成相位—光强的转换任务。 相位检测与光纤干涉仪 * 干涉条件（必要条件）： 补充条件： 叠加光波的光程差不超过波列的长度 满足干涉条件的光波，叫相干光波； 其光源称为相干光源。 相干光波和相干光源 注意：干涉的光强分布只与光程差 有关 激光的相干性强 相干长度：单色性越好，相干长度越长 普通光源——几厘米 激光可达——105千米 在光波的干涉测量中，传播的光波可能是两束或多束相干光。 例如，设有光振幅分别为A1和A2的两个相干光束。如果其中一束光的相位由于某种因素的影响受到调制，则在干涉域中产生干涉。干涉场中各点的光强可表示为 一、马赫—泽德(Mach—zehnder)光纤干涉仪 保证全光纤干涉仪的工作点稳定是比较困难的。在零差检测方式中，需要保证两光纤臂间的正交状态。所以系统要求环境温差不能太大。 “正交状态”是指干涉的两臂光波间的相对相位为90°正交检测方式的优点是探测相位灵敏度最高。 二、迈克尔逊(Michlson)光纤干涉仪 三、法布里—珀罗(Fabry-Perot)光纤干涉仪 由两块部分反射、部分透射、平行放置的反射镜组成。在两个相对的反射镜表面镀有反射膜，其反射率通常达95％以上。 法布里—珀罗干涉仪是多光束干涉。根据光束干涉的原理 透射的干涉光强的最大值与最小值之比 R 0.5 0.8 0.9 0.95 0.99 1 F 1.41 4.47 9.49 19.49 99.01 它与一般法布里—珀罗干涉仪的区别在于以光纤光程代替空气光程，以光纤特性变化来调制相位代替以传感器控制反射镜移动实现调相。 四、赛格纳克(Sagnac)光纤干涉仪 干涉仪装在一个可绕垂直于光束平面轴旋转的平台上，且平台以角速度Ω转动时，根据赛格纳克效应，两束传播方向相反的光束到达光探测器的延迟不同。 若平台以顺时针方向旋转，则顺时针方向传播的光较逆时针方向传播的光延迟。 最佳导航者 地图 罗盘 GPS 陀螺仪 陀螺仪，是一种用来传感与维持方向的装置，基于角动量守恒的理论设计出来的。陀螺仪主要是由一个位于轴心可以旋转的刚体转子构成。 陀螺仪一旦开始旋转，由于转子的角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。陀螺仪多用于导航、定位等系统。 光纤陀螺仪 Sagnac效应 顺时针： 逆时针： 时间差： 光程差： 相位差： 速率级光纤陀螺已经产业化，应用于机器人、地下建造隧道、管道路径勘测装置和汽车导航等对精度要求不高的场合。日本、法国 战术级光纤陀螺具有寿命长、可靠性高和成本低等优点，主要用于战术导弹、近程／中程导弹和商用飞机的姿态对准参考系统中。 惯性级光纤陀螺主要是用于空间定位和潜艇导航，其开发和研制正逐步走向成熟，美国有关公司和研究机构是研制、生产的佼佼者 * 3 在1310～1600nm范围内，InGaAs量子效率大约为90% 若波长比截止波长更长，则光子能量不足以激励出一个光子。 同一个材料对短波长的吸收很强烈 (as大) 。而且短波长激发的载流子寿命较短，载流子在光检测器电路收集之前就已经复合了。短波长段，响应度的值迅速降低。 使光生载流子在耗尽区或非常接近耗尽区的地方产生 * * * * * * 3 光纤耦合器：熔融拉锥法就是将两根(或两根以上)除去涂覆层的光纤以一定的方式靠拢，在高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构 波导耦合器：在一片平板衬底上制作所需形状的光波导，衬底作支撑体，又作波导包层。波导的材料根据器件的功能来选择，一般是SiO2，横截面为矩形或半圆形 * * 两个支路上的光总是保持Pi/2的相位差 多波长光源 DWDM 光调制器 光隔离器 光耦合器 光波长转换 光放大 DWDM 光色散补偿 光隔离器 光环行器 光波长转换 OADM DWDM 光隔离器 光环行器 光开关 光器件的应用 可调谐滤波 DWDM OXC 光耦合器 光调制解调 光耦合示意 P2 P1 P0 耦合器的分类 光纤耦合器 波导耦合器 衬底 SiO2 2×2 光纤耦合器 耦合区 W 锥形区 L 锥形区 L 拉伸区 2L + W L：由拉伸时决定 W：由加热的火焰宽度决定 P1和P2跟什么因素