第五章光纤传感技术及其应用 12次课.ppt

第四章光纤通信技术 光纤通信是一种“光通信”，以激光为信息载体，以光纤为传输介质的通信方式。 光纤通信系统的组成和分类 主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。其中 电端机(收、发部分)为常规的电子通信设备。 光发送机的作用是将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。光发送机一般由驱动电路、光源和调制器构成 光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介(信道)，将光信号由一处送到另一处 中继器分为电中继器和光中继器(光放大器)两种，其主要作用就是延长光信号的传输距离。 光源： 目前，在光纤通信系统获得应用的光源器件有两种，即发光二极管LED和激光二极管LD 光接收机 光检测器的功能：光信号的解（O/E） 光检测器的类型：PIN光电二极管、雪崩光电二极管（APD） 光纤通信器件 光纤连接器的结构有两部分组成： 1、套管；2、插针 光纤连接器的三种端面接触形式： 平面型接触（FC,Flat Contact） PC型接触（PC,Physical Contact） APC型接触（APC,Angle Physical Contact） 连接器的品种、型号 1. FC系列连接器 FC型连接器是一种罗纹连接，外部零件采用金属材料制作的连接器。 2. SC系列连接器 即插拔式连接器，它的连接器方式是插拔耦合式. 3. ST型连接器 ST型连接器采用带键的卡口式锁紧机构。 二.光耦合器---三通或多通 耦合器的功能是把一个输入的光信号分配给多个输出， 或把多个输入的光信号组合成一个输出。 三.光隔离器---二级管 四. 光衰减器---电阻 1.耦合型光衰减器。它是通过输入、输出光束对准偏差的控制来改变光耦合量的大小，从而达到改变衰减量的目的。如在光纤对光纤的准直结构中，通过控制两根光纤间的距离来得到不同的衰减。 2. 反射型光衰减器。它是在玻璃基片上镀简述薄膜作为衰减片。由膜层厚度的不同来改变反射量的大小，从而达到改变衰减量的目的。 3. 吸收型光衰减器。它是采用光学吸收材料制成衰减片，对光的作用主要是吸收和透射，其反射量很小。因而光线可垂直入射到衰减片上，从而可简化结构和工艺，使器件体积和重量变得更小。这种器件具有长期的稳定性。 五.光开关---开关 光开关的种类 1. 机械式光开关 机械式光开关是最传统的光开关。 2. 液晶光开关 液晶光开关是在硅衬底材料上制作出偏振光束分支波导，再把每个分支波导交叉点刻蚀成有一定角度的槽，槽内装上折射匹配的液晶，液晶槽下面是电热器。 3. 热光效应光开关 热光效应光开关是利用加热光波导，改变光波导的折射率，引起主波导与需要的分支波导间的光耦合，从而实现光开/关的器件。 六光滤波器---滤波器 光滤波器（多层介质薄膜谐振腔） 光滤波器（MZI型） 光滤波器（阵列波导光栅AWG） 可调谐光滤波器 第五章 光纤传感技术及其应用 光纤传感器(FOS) 光纤传感器(FOS Fiber Optical Sensor)是20世纪70年代中期发展起来的一种基于光导纤维的新型传感器。它是光纤和光通信技术迅速发展的产物，它与以电为基础的传感器有本质区别。 光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。因此，它同时具有光纤及光学测量的特点。光纤传感技术是伴随着光通信技术的发展而逐步形成的。 光纤传感器可以这样定义：一种用来检测光在光纤中 传播时，因光纤的全部或部分环节所在环境(物理量或化学量或 生物量等)的变化带来的光传输特性改变的装置。 光纤传感器的发展与动态 70年代末，美最先发表FOS文章 1981年美召开光纤陀螺会议 1981年英第一届国际FOS会议 1984年西德第一届FOS会议 1986年美第三届FOS会议 1988年日本第四届FOS会议 1989年美第五届FOS会议 2000年意大利第十四届FOS会议 光纤传感器的特点 光纤传感器与传统的各类传感器相比有一系列独特的优点，如灵敏度高，抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性好，防爆，光路有可挠曲性，便于与计算机联接，结构简单，体积小，重量轻，耗电少等。 光纤传感器可测量位移、速度、加速度、液位、应变、压力、流量、振动、温度、电流、电压、磁场等物理量 光纤传感器技术是一门多学科性科学，它涉及知识面广泛，如纤维光学、光电技术、弹性力学、电磁学、电子技术和微型计算机应用等。 光纤传感器的原理 光纤的结构 光纤传感器的原理 光纤传光原理 —— 全反射 光纤传感器的原理 光纤传光与数值孔径 光纤的种类 光纤模式及其对光信号传输的影响 光纤的特性 信号通过光纤时的损耗和色散是光纤的主要特性。 传输损耗，由材料吸收和杂质散射等因素引起。有三个低损耗窗