光电检测技术第七章 光传感检测.ppt

渐变光纤的导光原理示意图 光纤的分类 石英系列光纤（以SiO2为主要材料） 按光纤组成材料划分 多组分光纤（材料由多组成分组成） 液芯光纤（纤芯呈液态） 塑料光纤（以塑料为材料） 阶跃型光纤（SIF） 光纤种类 按光纤纤芯折射率分布划分 渐变型光纤（GIF） W型光纤 单模光纤（SMF） 按光纤传输模式数划分 多模光纤（MMF ） 光纤的纤芯折射率剖面分布 2b 2b 2b 2c 2a 2a 2a ? n n n n1 n1 n1 n2 n2 n2 n3 0 a b r 0 a b r 0 a c b r （a）阶跃光纤 （b） 渐变光纤 （c）W型光纤 光纤中的重要参数 为表示光纤的集光能力大小，定义光纤波导孔径角的正弦值为光纤的数值孔径（NA），即： 2、光纤中的模式(Fiber Mode) 电磁波的传播遵从麦克斯韦方程，而在光纤中传播的电磁场根据由光纤结构决定的边界条件，可求得满足波动方程的特定的离散的解，而某一个解代表许多允许沿光纤波导传播的波，每个允许传播的解称为光纤的模式，每个波具有不同的振幅和传播速度。 光纤中可能传播的模式有横电波、横磁波和混合波。 （1）横电波TEmn：纵轴方向只有磁场分量；横截面上有电场分量的电磁波。中下标m表示电场沿圆周方向的变化周数，n表示电场沿径向方向的变化周数。 （2）横磁波TMmn:纵轴方向只有电分量；横截面上有磁场分量的电磁波。 （3）混合波HEmn或EHmn:纵轴方向既有电分量又有磁场分量，是横电波和横磁波的混合。 无论哪种模式，当m和n的组合不同，表示的模式也不同。 3、光纤的归一化频率V 归一化频率是为表征光纤中所能传播的模式数目多少而引入的一个特征参数。 其定义为： 4、传播常数β 传播常数β是描述光纤中各模式传输特性的 一个参数，光纤中各模式的传输或截止都可以由该参数决定。 归一化传播常数β/k0与归一化频率V的关系曲线 模式特性 当0＜V＜2.405时,光纤中除主模（或基模）HE11 模以外，其余模式均截止，此时可实现单模传输。 截止波长是单模光纤特有的参数，对应于第一高阶模的归一化截止频率Vc=2.405时的波长。 光纤的损耗特性 光纤的损耗 光纤应变传感器 光纤表面粗糙度传感器 光纤加速度传感器 光纤振动传感器 * 光纤光栅传感器 偏振调制光纤压力和水声传感器 采用脉冲传输时间法可以测量自由空间光路的长度。这种方法通过测量光信号到达靶体又反射回来所占用的时间