光導纖維與光纖傳感器

1、關于光導纖維與光纖傳感器現在學習的是第一頁，共36頁 例如，在石英中加入折射率低于石英例如，在石英中加入折射率低于石英的的B2O3，即包層材料為，即包層材料為B2O3SiO2 例如，在石英中加入折射率高于石英例如，在石英中加入折射率高于石英的的GeO2或或P2O3；稱為鍺；稱為鍺-硅光纖或磷硅光纖或磷-硅光硅光纖。纖。 纖芯纖芯是由玻璃、石英或塑料等制成的圓柱體，一般直徑約是由玻璃、石英或塑料等制成的圓柱體，一般直徑約為為5150微米微米. . 圍繞著纖芯的那一層叫包層，材料也是玻璃或塑料等。圍繞著纖芯的那一層叫包層，材料也是玻璃或塑料等。 纖芯的折射率纖芯的折射率n1(1.5) 包層的折射率

2、包層的折射率n2(1.485)。 外套外套起保護光纖的作用，其折射率起保護光纖的作用，其折射率n3 包層的折射率包層的折射率 由于纖芯和包層構成了一個由于纖芯和包層構成了一個同心圓雙層結構同心圓雙層結構，所以光纖，所以光纖具有使光束封閉在纖芯里面?zhèn)鬏數墓δ?。具有使光束封閉在纖芯里面?zhèn)鬏數墓δ?。通常人們又把較長的或多股的光纖稱之為通常人們又把較長的或多股的光纖稱之為光纜光纜。一一 光導纖維基礎知識光導纖維基礎知識（一）光纖的結構（一）光纖的結構光纖由纖芯、包層及外套組成光纖由纖芯、包層及外套組成纖芯纖芯包層包層套塑套塑涂覆層涂覆層121nnn 2211 () / 2nn 01. 0芯包間芯包間相

3、對折射率差為相對折射率差為:現在學習的是第二頁，共36頁 梯度型光纖：梯度型光纖：纖芯內的折射率從中心軸線開始沿徑纖芯內的折射率從中心軸線開始沿徑向按拋物線規(guī)律變化向按拋物線規(guī)律變化, ,中心軸線折射率最大中心軸線折射率最大, ,光在傳播中光在傳播中會自動地從折射率小的界面處向中心會聚會自動地從折射率小的界面處向中心會聚. . 在纖芯內，中心光線沿光纖的軸線傳播，通過軸在纖芯內，中心光線沿光纖的軸線傳播，通過軸線的子午光線呈正弦波曲線。線的子午光線呈正弦波曲線。 梯度型光纖梯度型光纖又稱為自聚焦光纖又稱為自聚焦光纖,其折射率分布為其折射率分布為 纖芯的折射率纖芯的折射率n1分布均勻，固定不變；

4、包層內的折分布均勻，固定不變；包層內的折射率射率n2 2分布也大體均勻，但纖芯到包層的折射率變化呈分布也大體均勻，但纖芯到包層的折射率變化呈臺階狀。臺階狀。 在纖芯內，中心光線沿光纖的軸線傳播，通過在纖芯內，中心光線沿光纖的軸線傳播，通過軸線的子午光線呈鋸齒形軌跡。那么什么是子午光軸線的子午光線呈鋸齒形軌跡。那么什么是子午光線？線？( (二二) )光纖的種類光纖的種類 (1) (1) 根據折射率的變化規(guī)律，光纖分為階躍型根據折射率的變化規(guī)律，光纖分為階躍型(Step Index Fiber)和梯度型和梯度型(Graded Index Fiber)兩種兩種 階躍型光纖階躍型光纖: : 折射率折射

5、率折射率折射率g121 2 () nr aranna rb 現在學習的是第三頁，共36頁 歸一化頻率是光纖的最重要的結構參數，是一個歸一化頻率是光纖的最重要的結構參數，是一個直接與頻率成正比的無量綱的量，它能表征光纖中傳直接與頻率成正比的無量綱的量，它能表征光纖中傳播模式的數量。播模式的數量。 光纖中只允許傳播一個模式，即基模。光纖中只允許傳播一個模式，即基模。V2.405也就是單模光纖單模傳輸的條件也就是單模光纖單模傳輸的條件 單模光纖在給定的工作波長上，只能傳輸單一基單模光纖在給定的工作波長上，只能傳輸單一基模（模（HE11），其它高階模均被截止。），其它高階模均被截止。 (3) (3)

6、根據傳播波長，光纖分為根據傳播波長，光纖分為短波長短波長和和長波長長波長兩種：兩種：短波長是短波長是0.85微米，長波長是微米，長波長是1.3和和1.55微米微米 “麥氏方程組麥氏方程組+光纖的邊界條件光纖的邊界條件”的解就是光纖中的解就是光纖中的可能傳播的模式。的可能傳播的模式。 光纖中的光纖中的模和光纖的性能參數有關：模和光纖的性能參數有關：如纖芯直徑大小，如纖芯直徑大小，折射率分布因子，光纖芯包的相對折射率差，數值孔徑和傳折射率分布因子，光纖芯包的相對折射率差，數值孔徑和傳播的波長等有關。播的波長等有關。 (2) (2) 根據傳輸模式，光纖分為根據傳輸模式，光纖分為單模單模和和多模多模兩

7、種兩種 什么是光纖中的什么是光纖中的模式？模式？ 光纖中的光纖中的模式：模式：是指電磁場在光纖中可能的存在方是指電磁場在光纖中可能的存在方式，可能的傳播方式。式，可能的傳播方式。 光纖中的光纖中的模大略可分為兩類：模大略可分為兩類：傳導模和輻射模傳導模和輻射模 在在光纖中還有一個比較有用的歸一化頻率參數光纖中還有一個比較有用的歸一化頻率參數V22212221nannaV405. 2V221VN 現在學習的是第四頁，共36頁（三）光纖的傳光原理（三）光纖的傳光原理 當光線以較小的入射角當光線以較小的入射角由光密媒質由光密媒質n1射入光疏射入光疏媒質媒質n2時時2211sinsinnn若繼續(xù)加大入

8、射角若繼續(xù)加大入射角,使得折射角為使得折射角為90度，此時入射角為？度，此時入射角為？ 2折射光折射光反射光反射光1入射光入射光折射率折射率n2折射率折射率n1界面法線界面法線 折射光折射光 若繼續(xù)加大入射角若繼續(xù)加大入射角, 光不再產生折射，而只有在光密媒質光不再產生折射，而只有在光密媒質中的反射，即形成了光的全反射現象中的反射，即形成了光的全反射現象2c1arcsin()nn現在學習的是第五頁，共36頁 本征吸收本征吸收是物質固有的是物質固有的, ,主要由紫外紅外波段電子躍遷與振主要由紫外紅外波段電子躍遷與振動躍遷引起動躍遷引起. .雜質吸收雜質吸收由于材料的正過渡離子的電子躍遷和由于材料

9、的正過渡離子的電子躍遷和OHOH- -的分子振動引起的分子振動引起. .原子吸收原子吸收由于強烈的熱和光或者輻射使光纖材料受由于強烈的熱和光或者輻射使光纖材料受激出現缺陷而致激出現缺陷而致. . 光纖的彎曲也會造成散射損耗光纖的彎曲也會造成散射損耗：光纖邊界條件的變化，使光：光纖邊界條件的變化，使光在光纖中無法進行全反射傳輸。光纖的彎曲半徑越小，造成在光纖中無法進行全反射傳輸。光纖的彎曲半徑越小，造成的散射損耗越大。的散射損耗越大。 多模短波長多模短波長( (0.8-0.9m) )光纖為光纖為2.5dB/km-3dB/km；多模光纖損耗的指標大致為：多模光纖損耗的指標大致為： 散射損耗散射損耗

10、是由于光纖材料的不均勻或存在缺陷引起的。如是由于光纖材料的不均勻或存在缺陷引起的。如瑞利散射就是由于材料的缺陷引起折射率隨機性變化所致。瑞利散射就是由于材料的缺陷引起折射率隨機性變化所致。 例如例如: :“1966“1966年，年，高錕高錕用純度極高的玻璃纖維在超過用純度極高的玻璃纖維在超過100km的距離以上成功傳輸了光信號的距離以上成功傳輸了光信號，而在，而在60年代普通的纖維年代普通的纖維只能傳輸光信號只能傳輸光信號20m遠。遠?！?物質對光的吸收物質對光的吸收作用將使傳輸的光能變成熱能，造成光能的損作用將使傳輸的光能變成熱能，造成光能的損失失 入射光纖中的光，由于存在著費涅耳反射損耗、

11、吸收損耗、入射光纖中的光，由于存在著費涅耳反射損耗、吸收損耗、全反射損耗以及彎曲損耗等，光纖不可能百分之百地將入射光的能全反射損耗以及彎曲損耗等，光纖不可能百分之百地將入射光的能量傳播出去。量傳播出去。( (四四) )光纖的傳輸特性光纖的傳輸特性表征光纖時的特性參數有表征光纖時的特性參數有：傳輸損耗傳輸損耗色散色散容量容量 抗拉強度抗拉強度 集光本領集光本領1 1、傳輸損耗、傳輸損耗 當光纖長度為當光纖長度為L，輸入與輸出的光功率分別為，輸入與輸出的光功率分別為Pi和和P0時時, ,光纖光纖的損耗系數的損耗系數光纖損耗主要包括光纖損耗主要包括吸收損耗和散射損耗吸收損耗和散射損耗 OH-離子難以

12、根除離子難以根除,其分子振動躍遷在波段其分子振動躍遷在波段0.85m,1.31m,1.55m吸收很少吸收很少,最小在最小在1.55m 吸收損耗包括吸收損耗包括: :本征吸收本征吸收, ,雜質吸收和原子吸收雜質吸收和原子吸收. .dB/km)(lg10ioPPL多模長波長多模長波長( (1.5m) )光纖為光纖為1dB/km-1.5dB/km；單模長波長光纖為單模長波長光纖為0.2dB/km-0.5dB/km。 雜質：金屬離子雜質：金屬離子Fe、Co、Ni、Mn現在學習的是第六頁，共36頁)km/s (221cnLG梯度型光纖的時延差為：梯度型光纖的時延差為： 對長波長光纖來說，在對長波長光纖來

13、說，在1.31.3m m附近有零色散區(qū)，這是目前附近有零色散區(qū)，這是目前較長距離大容量光纖通信選擇較長距離大容量光纖通信選擇1.31.3m m為中心波長的主要原因！為中心波長的主要原因！ 模式色散實際是指光線到達接收端的時延差！模式色散實際是指光線到達接收端的時延差！)km/s (1cnLs階躍型光纖的時延差為：階躍型光纖的時延差為： 材料的折射率隨波長的變化而變化，因光信號中各波長分量材料的折射率隨波長的變化而變化，因光信號中各波長分量的群速度不同而引起的色散稱為材料色散的群速度不同而引起的色散稱為材料色散( (又稱為又稱為折射率色散折射率色散) )； 光纖的色散光纖的色散就是輸入脈沖在光纖

14、內的傳輸過程中，由就是輸入脈沖在光纖內的傳輸過程中，由于光波的群速度不同而出現的脈沖展寬現象。于光波的群速度不同而出現的脈沖展寬現象。 由于波導結構不同，某一波導模式的傳播常數隨著信由于波導結構不同，某一波導模式的傳播常數隨著信號角頻率變化而引起的色散稱為波導色散號角頻率變化而引起的色散稱為波導色散( (結構色散結構色散) )； 在多模光纖中由于各個模式在同一角頻率下的傳播常數不在多模光纖中由于各個模式在同一角頻率下的傳播常數不同，群速度不同而產生的色散稱為多模色散同，群速度不同而產生的色散稱為多模色散( (又稱為又稱為模式色散模式色散) ) 。 光纖色散使傳輸的信號脈沖發(fā)生畸變，從而限制了光

15、纖的傳輸光纖色散使傳輸的信號脈沖發(fā)生畸變，從而限制了光纖的傳輸帶寬帶寬. .2.2.色散色散 (1)(1)材料色散材料色散(2)(2)波導色散波導色散(3)(3)多模色散多模色散三種色散的大小順序是三種色散的大小順序是: :多模色散多模色散材料色散材料色散波導色散波導色散光纖色散光纖色散材料色散材料色散波導色散波導色散多模色散多模色散)kmnm/ps(d)(dd22ncLm 單模光纖不存在模式色散單模光纖不存在模式色散, ,但由于它存在兩個但由于它存在兩個相互垂直的線偏模相互垂直的線偏模, ,因此存在偏振色散因此存在偏振色散對單模光纖而言：對單模光纖而言：m3 . 1處衰減量較大，但總色散為處

16、衰減量較大，但總色散為0 0；m55. 1處衰減量最小，但色散值較大；處衰減量最小，但色散值較大； 為了得到衰減量小，色散值為為了得到衰減量小，色散值為0 0的光纖，采用的光纖，采用0 0色散遷移的色散遷移的辦法，把辦法，把0 0色散位置從色散位置從m3 . 1m55. 1現在學習的是第七頁，共36頁 輸入光纖的可能是強度連續(xù)變化的光束輸入光纖的可能是強度連續(xù)變化的光束, ,也可能是一組光脈也可能是一組光脈沖沖, ,由于光纖色散現象由于光纖色散現象, ,會使脈沖展寬會使脈沖展寬, ,造成信號畸變造成信號畸變, ,從而限制從而限制了光纖的信息容量和品質。了光纖的信息容量和品質。 設光源的中心頻率

17、為設光源的中心頻率為 ，帶寬為，帶寬為 ，某一模式光，某一模式光的傳播常數為的傳播常數為 ，則總的延遲增量為，則總的延遲增量為 0ff0|12200ffdkdkffc式中：式中： ； ，c c為真空中的光速。為真空中的光速。cf2k00cf2k3.3.容量容量光脈沖的展寬程度可以用延遲時間來反映。光脈沖的展寬程度可以用延遲時間來反映。 光纖的彎曲性與光纖的抗拉強度有很大關系?？估瓘姸却蟮墓夤饫w的彎曲性與光纖的抗拉強度有很大關系?？估瓘姸却蟮墓饫w纖, ,不僅強度高不僅強度高, ,可撓性也好。同時可撓性也好。同時, ,其環(huán)境適應性能也強。其環(huán)境適應性能也強。 4.4.抗拉強度抗拉強度 光纖的抗拉強

18、度取決于材料的純度、分子結構狀態(tài)、光光纖的抗拉強度取決于材料的純度、分子結構狀態(tài)、光纖的粗細及缺陷等因素。纖的粗細及缺陷等因素?，F在學習的是第八頁，共36頁0.01 121nnn 如果如果那么那么 光纖波導的弱導條件是光纖與微波介質圓波導之間的重要光纖波導的弱導條件是光纖與微波介質圓波導之間的重要差別之一差別之一. . 弱導的基本含義：弱導的基本含義：很小的折射率差就可能構成良好的很小的折射率差就可能構成良好的光纖波導結構，而且為工藝制造提供了方便。光纖波導結構，而且為工藝制造提供了方便。2211 () / 2nn 假設芯包間的相對折射率差為假設芯包間的相對折射率差為： 5.5.收光本領收光本

19、領cNsinA 光纖的數值孔徑光纖的數值孔徑NA定義為：定義為：當光從空氣中入射到光纖端當光從空氣中入射到光纖端面時的光錐半角之正弦：面時的光錐半角之正弦： 光錐的大小是使此角錐內所有方位的光線一旦進入光纖，就光錐的大小是使此角錐內所有方位的光線一旦進入光纖，就被截留在纖芯中，沿著光纖傳播。被截留在纖芯中，沿著光纖傳播。 對于階躍型光纖，其數值孔徑可表示為對于階躍型光纖，其數值孔徑可表示為222101sinAnnnNc 光纖的集光本領與數值光纖的集光本領與數值孔徑有密切的關系孔徑有密切的關系: :2221AnnN數值孔徑只決數值孔徑只決定于光纖的折定于光纖的折射率，與光纖射率，與光纖的尺寸無關

20、的尺寸無關從真空入射時從真空入射時：1 21(2 )NAn光纖波導的光纖波導的弱導條件弱導條件想一想：想一想：該公式是怎么得到的？該公式是怎么得到的？ 光纖可以做得很細使之柔軟、彎曲。當光纖的數值孔徑光纖可以做得很細使之柔軟、彎曲。當光纖的數值孔徑最大時，光纖的集光本領也最大。最大時，光纖的集光本領也最大。數值孔徑的數值一般為：數值孔徑的數值一般為：0.20-0.25kA現在學習的是第九頁，共36頁光纖耦合器是實現光信號分路光纖耦合器是實現光信號分路/ /合路的功能器件合路的功能器件。 光纖弱耦合光纖弱耦合是通過光纖的彎曲或使其耦合處成錐狀是通過光纖的彎曲或使其耦合處成錐狀. .于于是是, ,

21、纖芯中的部分傳導模變?yōu)榘鼘幽＠w芯中的部分傳導模變?yōu)榘鼘幽? ,再由包層進入耦合臂再由包層進入耦合臂中的纖芯中的纖芯, ,形成傳導模。形成傳導模。 把光纖埋入玻璃塊的弧形槽中，將其側面研磨拋光，使光纖耦把光纖埋入玻璃塊的弧形槽中，將其側面研磨拋光，使光纖耦合處的包層厚度達到一定的要求，然后將兩根光纖拼接在一起。合處的包層厚度達到一定的要求，然后將兩根光纖拼接在一起。( (五五) )光纖的耦合光纖的耦合光纖的耦合分為光纖的耦合分為強耦合強耦合和和弱耦合弱耦合兩種兩種 光纖強耦合光纖強耦合是光纖纖芯間形成直通，傳輸模直接進人耦合臂是光纖纖芯間形成直通，傳輸模直接進人耦合臂 常用的耦合方式有三種常用的

22、耦合方式有三種：拼接拼接型型(2) (2) 將兩根光纖稍加扭絞，用微火炬對耦合部位進行加熱，將兩根光纖稍加扭絞，用微火炬對耦合部位進行加熱，在熔融過程中拉伸光纖，最后拉細成型。在熔融過程中拉伸光纖，最后拉細成型。熔融拉熔融拉錐型錐型 此時此時, ,在兩根光纖的耦合部位形成雙錐區(qū)在兩根光纖的耦合部位形成雙錐區(qū), ,兩根光纖包層合兩根光纖包層合并在一起并在一起, ,纖芯變細并靠近纖芯變細并靠近, ,形成了一個新的合成光波通路形成了一個新的合成光波通路. .根據靠根據靠近程度的不同近程度的不同, ,可構成弱耦合或強耦合?？蓸嫵扇躐詈匣驈婑詈?。 Pin耦合臂耦合臂直通臂直通臂現在學習的是第十頁，共36

23、頁 還可通過控制扭力或張力，調節(jié)光纖間距，以還可通過控制扭力或張力，調節(jié)光纖間距，以達到調節(jié)光纖耦合強弱的目的。達到調節(jié)光纖耦合強弱的目的。(3) (3) 將光纖的局部外套去掉將光纖的局部外套去掉剝離護剝離護套扭絞套扭絞固化固化然后進行加固然后進行加固。腐蝕腐蝕 腐蝕掉光纖耦合部位的大部腐蝕掉光纖耦合部位的大部分包層，并將兩根光纖的纖芯緊分包層，并將兩根光纖的纖芯緊緊扭絞在一起；緊扭絞在一起；現在學習的是第十一頁，共36頁 在檢測技術中光纖照明器常制成叉型，在檢測技術中光纖照明器常制成叉型，又叫做又叫做Y Y形光纖耦合器形光纖耦合器。合成一端作為探頭，探測待測信息；兩枝。合成一端作為探頭，探測

24、待測信息；兩枝分束光纖一枝接受光源的光，另一枝輸出返回探頭的光，分束光纖一枝接受光源的光，另一枝輸出返回探頭的光，從而使光電探測器獲得所需的光信息。從而使光電探測器獲得所需的光信息。 二二 光導纖維的應用光導纖維的應用 光導纖維除應用于光通信光導纖維除應用于光通信, ,傳感器外傳感器外, ,還可用于導還可用于導光和傳像。光和傳像。（一）光纖在直接導光方面的應用（一）光纖在直接導光方面的應用 利用光纖柔軟可彎曲的特點，可按需要制成各種利用光纖柔軟可彎曲的特點，可按需要制成各種導光器導光器1.1.光纖照明器光纖照明器 1)1) 線狀照明線狀照明 光源所發(fā)之光經透鏡進入圓形光纖束的一端，光源所發(fā)之光

25、經透鏡進入圓形光纖束的一端，另一端可以排成另一端可以排成圓形、方形或三角形圓形、方形或三角形等多種形狀，等多種形狀，實現所需形狀的光輸出。實現所需形狀的光輸出。 光源所發(fā)的光匯聚進入光纖束的一端，另一端光源所發(fā)的光匯聚進入光纖束的一端，另一端按需要由多束光纖輸出，分別照明所需照明的位置按需要由多束光纖輸出，分別照明所需照明的位置。2) 2) 多路照明多路照明3 3）檢測照明檢測照明現在學習的是第十二頁，共36頁2 2光纖束行掃描器光纖束行掃描器條狀光條狀光源源 待測物待測物 光電探光電探測器測器 轉換器轉換器 多種光的合成多種光的合成: :利用光纖比利用光學系統(tǒng)方便得多。利用光纖比利用光學系統(tǒng)

26、方便得多。 3 3光纖直接導光的應用光纖直接導光的應用 激光手術刀激光手術刀: :利用光纖束傳輸激光，使激光能量以高入射功利用光纖束傳輸激光，使激光能量以高入射功率密度率密度(110W)聚焦在人體某部分組織表面上，輻射能被人聚焦在人體某部分組織表面上，輻射能被人體組織吸收、升溫、最后氣化而切除。體組織吸收、升溫、最后氣化而切除。 激光加工、加熱，以及海底供能激光加工、加熱，以及海底供能: :采用光纖束傳輸能采用光纖束傳輸能量是最佳的方案。量是最佳的方案。 直線直線-圓環(huán)光纖轉換器和圓環(huán)光纖轉換器和Z Z型導光管型導光管可以對移動目標實現圖可以對移動目標實現圖象信號的采集。象信號的采集。 條狀光

27、源條狀光源照明移動的帶狀待測物的一行照明移動的帶狀待測物的一行, ,線狀排列的光纖線狀排列的光纖將光源所照明的那一行物體的信息采入，并傳遞到光纖圓環(huán)將光源所照明的那一行物體的信息采入，并傳遞到光纖圓環(huán)上。上。 Z Z型導光管型導光管以輸出光軸為旋轉軸掃描圓環(huán)，將圓環(huán)光纖輸以輸出光軸為旋轉軸掃描圓環(huán)，將圓環(huán)光纖輸出信息按時序由聚光鏡會聚于光電探測器上。光電探測器輸出出信息按時序由聚光鏡會聚于光電探測器上。光電探測器輸出的時序信號就是對待測物的掃描信號。的時序信號就是對待測物的掃描信號?，F在學習的是第十三頁，共36頁 利用光纖傳像束可彎曲的特點，可制成各種內窺鏡，以實現對利用光纖傳像束可彎曲的特點

28、，可制成各種內窺鏡，以實現對用一般光學方法難以觀察到的地方進行窺視。用一般光學方法難以觀察到的地方進行窺視。醫(yī)用光纖內窺鏡主要醫(yī)用光纖內窺鏡主要由光源及傳光部分，成像部分、傳像部分和觀察記錄部分組成由光源及傳光部分，成像部分、傳像部分和觀察記錄部分組成。 許多工作場合需要對多處目標進行切換觀察，可采用光纖圖像換許多工作場合需要對多處目標進行切換觀察，可采用光纖圖像換向系統(tǒng)來實現。向系統(tǒng)來實現。它由目標圖像采集系統(tǒng)、圖像切換系統(tǒng)，以及觀它由目標圖像采集系統(tǒng)、圖像切換系統(tǒng)，以及觀察和記錄系統(tǒng)等組成察和記錄系統(tǒng)等組成。 完成傳像功能的光纖制品主要是完成傳像功能的光纖制品主要是光纖傳像束光纖傳像束和和

29、硬性光纖硬性光纖器件器件( (光纖面板、扭像器和光纖錐等光纖面板、扭像器和光纖錐等) )。( (二二) ) 光纖制品在傳像方面的應用光纖制品在傳像方面的應用1.1.各種內窺鏡各種內窺鏡2.2.光纖圖像換向器光纖圖像換向器光纖傳像束光纖傳像束 物鏡物鏡L L 圖像切換系統(tǒng)由圖像切換系統(tǒng)由旋轉棱鏡旋轉棱鏡P P及有關機構組成。棱鏡及有關機構組成。棱鏡P P按要求按要求轉動，使待觀察的目標像引入棱鏡后或轉到轉動，使待觀察的目標像引入棱鏡后或轉到觀察系統(tǒng)觀察系統(tǒng)B B供人眼供人眼觀看?；蜣D到觀看?；蜣D到記錄器記錄器A A記錄圖像。只需轉動棱鏡記錄圖像。只需轉動棱鏡P P就可對就可對N N個目標進個目標

30、進行依次觀察或選擇觀察。行依次觀察或選擇觀察。 現在學習的是第十四頁，共36頁 生產生產OFPOFP的材料主要是稀有金屬、金屬和非金屬的氧化物。的材料主要是稀有金屬、金屬和非金屬的氧化物。芯芯要選用高折射系數的原料要選用高折射系數的原料, ,如氧化鋇、氧化鋯等如氧化鋇、氧化鋯等; ;包皮包皮要選用低要選用低折射系數的原料折射系數的原料, ,如如: :二氧化硅、氧化鉀、氧化鈉、三氧化二鋁等二氧化硅、氧化鉀、氧化鈉、三氧化二鋁等; ;光吸收層光吸收層是在包皮玻璃的基礎上再加入著色劑如是在包皮玻璃的基礎上再加入著色劑如: :氧化鈷、氧化鐵、氧化鈷、氧化鐵、二氧化錳、氧化鎳等。二氧化錳、氧化鎳等。光吸

31、收玻璃是一種不透明的黑色玻璃光吸收玻璃是一種不透明的黑色玻璃, ,其作用是將穿透包皮玻璃其作用是將穿透包皮玻璃的雜散光吸收掉的雜散光吸收掉, ,以提高圖像的對比度及分辨率。以提高圖像的對比度及分辨率。 OFP：用多根單光纖經熱壓工藝而制成真空氣密性良好的光用多根單光纖經熱壓工藝而制成真空氣密性良好的光纖棒，然后進行切片、拋光而成的一種可傳遞光學圖像的光纖器纖棒，然后進行切片、拋光而成的一種可傳遞光學圖像的光纖器件；是一種板狀傳像元件，其形狀各式各樣件；是一種板狀傳像元件，其形狀各式各樣: : 據端面的形據端面的形狀分：雙平面狀分：雙平面型和平型和平- -凹球面凹球面型；型； 平平- -凹球面型

32、的凹球面型的OFPOFP用于制作準用于制作準球對稱電子光球對稱電子光學系統(tǒng)的像管學系統(tǒng)的像管 據傳像性能分據傳像性能分為普通為普通OFPOFP、變、變放大率的錐形放大率的錐形OFPOFP和傳遞倒像和傳遞倒像的扭像器的扭像器 OFP OFP主要由三種玻璃組成主要由三種玻璃組成: :芯玻璃、包皮玻璃、光吸收玻璃芯玻璃、包皮玻璃、光吸收玻璃 如前所述如前所述, ,光纖面板屬于工藝性較強的技術產品。工藝過程中光纖面板屬于工藝性較強的技術產品。工藝過程中有許多技術秘密有許多技術秘密 , , 每種玻璃的配方是生產光纖面板的技術關每種玻璃的配方是生產光纖面板的技術關鍵鍵, ,國外有不少這方面的專利。國內各廠

33、家對配料均為保密技國外有不少這方面的專利。國內各廠家對配料均為保密技術術, ,生產工藝也不盡完全相同。生產工藝也不盡完全相同。 用光纖面板作為單管的輸入和輸出窗用光纖面板作為單管的輸入和輸出窗, ,使級間直接耦合使級間直接耦合, ,會極會極大地提高光能的利用率大地提高光能的利用率, ,光纖面板還可校正電子光學系統(tǒng)產生的光纖面板還可校正電子光學系統(tǒng)產生的場曲場曲, ,例如例如光纖面板平像場器光纖面板平像場器 在真空光電器件和真空攝像器件中，在真空光電器件和真空攝像器件中，光纖面板主要是用來充光纖面板主要是用來充當輸入窗口、輸出窗口或管內傳像器件當輸入窗口、輸出窗口或管內傳像器件。 光纖面板的基本

34、生產過程和工藝流程為光纖面板的基本生產過程和工藝流程為: :玻璃的配料玻璃的配料及熔制、拉絲、排板、熱壓、冷加工、檢驗。其中化料、及熔制、拉絲、排板、熱壓、冷加工、檢驗。其中化料、拉絲和熱壓是關鍵工序。拉絲和熱壓是關鍵工序。 光學面板具有光學面板具有傳光效率高，級間耦合損失小，傳像清晰、傳光效率高，級間耦合損失小，傳像清晰、真實，在光學上具有零厚度真實，在光學上具有零厚度等特點。等特點。 為了正確傳遞圖像，為了正確傳遞圖像，光纖間必須相關排列光纖間必須相關排列，由棒中切出的，由棒中切出的每塊面板的輸入與輸出端面空間陣列相對應。每塊面板的輸入與輸出端面空間陣列相對應。3 3 光纖面板光纖面板 O

35、FP( (Optic Fiber Plates ) )場曲：場曲：指整個指整個像平面是一個像平面是一個曲面曲面 芯玻璃是一種高折射率玻璃芯玻璃是一種高折射率玻璃, ,是光的通路是光的通路; ;包皮玻璃為低折射率玻璃包皮玻璃為低折射率玻璃, ,起界面全反射作用起界面全反射作用; ;22102nnn 一代像增強器：一代像增強器：輸入和輸出輸入和輸出窗均由窗均由OFP構成；這是利用了構成；這是利用了OFP之間通過光學接觸即可傳之間通過光學接觸即可傳像的性能，可直接耦合像的性能，可直接耦合OFP使得像增強器獲得的優(yōu)點是：使得像增強器獲得的優(yōu)點是： 增加了傳遞圖像的傳光效率；增加了傳遞圖像的傳光效率；提

36、供了采用準球對稱電子光學系統(tǒng)的可能性，改善了像質；提供了采用準球對稱電子光學系統(tǒng)的可能性，改善了像質；可制成錐形可制成錐形OFPOFP或光纖扭像器?；蚬饫w扭像器?，F在學習的是第十五頁，共36頁 錐形光纖所組成的錐形光纖所組成的OFPOFP稱為稱為錐形錐形OFP,OFP,具有放大和縮小圖具有放大和縮小圖像的作用；錐形像的作用；錐形OFPOFP傳遞圖像傳遞圖像的原理和普通的原理和普通OFPOFP相同，只是相同，只是圖像傳遞的放大率不為圖像傳遞的放大率不為1 1 若若OFP能成倒像這種能成倒像這種OFP稱之為稱之為光纖倒像器；光纖扭像器是光纖倒像器；光纖扭像器是將圖像旋轉將圖像旋轉180o后輸出，使

37、倒像轉為正像。后輸出，使倒像轉為正像。 光纖倒像器目前主要光纖倒像器目前主要用來代替微光夜視儀中的用來代替微光夜視儀中的中繼透鏡系統(tǒng)，也被廣泛中繼透鏡系統(tǒng)，也被廣泛應用于需要倒像的裝置中應用于需要倒像的裝置中通過倒像器通過倒像器光錐廣泛應用于像增光錐廣泛應用于像增強器耦合以及電視成強器耦合以及電視成像和先進的光電成像像和先進的光電成像應用方面應用方面現在學習的是第十六頁，共36頁第三環(huán)帶光：第三環(huán)帶光：是光纖外皮是光纖外皮向內芯串光產生的光環(huán)向內芯串光產生的光環(huán)OFP在光纖內只傳遞入射角小于孔徑角在光纖內只傳遞入射角小于孔徑角的光線，大于孔徑角的光線的一部分將的光線，大于孔徑角的光線的一部分將

38、要由光纖芯折射到外皮中形成雜散光，要由光纖芯折射到外皮中形成雜散光，從而破壞圖像的傳遞特性從而破壞圖像的傳遞特性221201sinNA=nnn表征光學元件集光性能的參數是數值孔徑表征光學元件集光性能的參數是數值孔徑當入射面與子午面夾角為當入射面與子午面夾角為時，數值孔徑為時，數值孔徑為0sin1sincoscosNA=nNAOFP的有效傳光效率總是小于的有效傳光效率總是小于1降低有效傳光效率的因素有降低有效傳光效率的因素有入射到光纖外皮的入射到光纖外皮的光全部是無效的，一般光全部是無效的，一般OFP的外皮截面的外皮截面積占總截面積的比列約為積占總截面積的比列約為30%；光線在光線在OFP的的端

39、面上及界面處的反射損失；的的端面上及界面處的反射損失；光線在光線在光纖之間的串光損失。光纖之間的串光損失。串光損失原因：串光損失原因：三環(huán)效應（出射角最三環(huán)效應（出射角最小的第一環(huán)帶光；出射角相等的第二小的第一環(huán)帶光；出射角相等的第二環(huán)帶光；出射角最大的第三環(huán)帶光）環(huán)帶光；出射角最大的第三環(huán)帶光）220isinsinsin0isinsin220isinsinsin第一環(huán)帶光：第一環(huán)帶光：是光纖內芯是光纖內芯向外皮串光產生的光環(huán)向外皮串光產生的光環(huán)第二環(huán)帶光：第二環(huán)帶光：是光纖內芯經是光纖內芯經全反射產生的光環(huán)；也有入全反射產生的光環(huán)；也有入射到光纖外皮又由外皮出射射到光纖外皮又由外皮出射的光的

40、光現在學習的是第十七頁，共36頁也叫探針型光纖傳感器。典型的例子有光纖激光多普勒速度傳也叫探針型光纖傳感器。典型的例子有光纖激光多普勒速度傳感器、光纖輻射溫度傳感器和光纖液位傳感器等感器、光纖輻射溫度傳感器和光纖液位傳感器等 光纖傳感器：光纖傳感器：可作為加速度、角加速度、速度、角速度、位可作為加速度、角加速度、速度、角速度、位移、角位移、壓力、彎曲、應變、轉矩、溫度、電壓、電流、液位、移、角位移、壓力、彎曲、應變、轉矩、溫度、電壓、電流、液位、流量，流速、濃度、流量，流速、濃度、pHpH值、磁場、聲強、光強、射線等值、磁場、聲強、光強、射線等7070多個物多個物理量的傳感器。但實用的還很少，

41、是一個發(fā)展?jié)摿O大的理量的傳感器。但實用的還很少，是一個發(fā)展?jié)摿O大的領域。領域。三三 光纖傳感器的分類及構成光纖傳感器的分類及構成（一）光纖傳感器分類（一）光纖傳感器分類光纖在傳感器中所起的作用光纖在傳感器中所起的作用功能型（功能型（傳感型傳感型）非功能型（非功能型（傳光型傳光型） 傳感型傳感型( (功能型功能型) )光纖本身光纖本身既是傳輸介質又是敏感元件既是傳輸介質又是敏感元件 這種非功能型光纖傳感器這種非功能型光纖傳感器, ,不需要外加敏感元件不需要外加敏感元件, ,光纖把測量對象所光纖把測量對象所輻射、反射的光信號傳輸到光電元件輻射、反射的光信號傳輸到光電元件 非功能型光纖只是信息傳

42、輸介質，而敏感元件（或沒有非功能型光纖只是信息傳輸介質，而敏感元件（或沒有敏感元件）要采用其它元件敏感元件）要采用其它元件特點特點: :非接觸式測量，精度較高非接觸式測量，精度較高現在學習的是第十八頁，共36頁 非功能型光纖傳感器的特點：非功能型光纖傳感器的特點：結構簡單、可靠，技術上易實結構簡單、可靠，技術上易實現。但其靈敏度、測量精度一般低于功能型光纖傳感器。現。但其靈敏度、測量精度一般低于功能型光纖傳感器。 功能型傳感器的特點功能型傳感器的特點: :具有很高的靈敏度具有很高的靈敏度。尤其是利用。尤其是利用各種干涉技術對光的相位變化進行測量的光纖傳感器，具各種干涉技術對光的相位變化進行測量

43、的光纖傳感器，具有極高的靈敏度。有極高的靈敏度。 功能型傳感器的缺點是：功能型傳感器的缺點是：技術難度大，結構復雜，調技術難度大，結構復雜，調整較困難。整較困難。 功能型光纖傳感器功能型光纖傳感器 利用光纖本身的特性利用光纖本身的特性受被測物理量受被測物理量的作用而發(fā)生變化的作用而發(fā)生變化, ,使光使光纖中光的屬性纖中光的屬性( (光強、相位、偏振態(tài)、波長光強、相位、偏振態(tài)、波長) )被調制這一特點而被調制這一特點而構成的一類傳感器。構成的一類傳感器。光強調制型光強調制型相位調制型相位調制型偏振態(tài)調制型偏振態(tài)調制型波長調制波長調制 功能功能/ /非功能型非功能型典型例子典型例子光纖電壓傳感器光

44、纖電壓傳感器光纖電流傳感器光纖電流傳感器光纖位移光纖位移( (壓力壓力) )傳感器傳感器泡克耳效應泡克耳效應法拉第效應法拉第效應微彎效應微彎效應20nnEhE現在學習的是第十九頁，共36頁（二）光纖傳感器的基本構成（二）光纖傳感器的基本構成光纖傳感器的光纖傳感器的基本組成光纖、光源和光電探測器基本組成光纖、光源和光電探測器1.1.光源光源白熾燈、激光二極管（白熾燈、激光二極管（LD）和發(fā)光二極管）和發(fā)光二極管( (LED) )等等0.80.80.90.9m 選擇光源時，根據系統(tǒng)的用途和所用光纖的類型，對光源還選擇光源時，根據系統(tǒng)的用途和所用光纖的類型，對光源還要提出功率和調制的要求要提出功率和

45、調制的要求0.30.31.1 1.1 m2.2.光電元件光電元件 普通光電二極管普通光電二極管雪崩光電二極管雪崩光電二極管肖特基光電二極管肖特基光電二極管光電晶體管光電晶體管電荷耦合器件電荷耦合器件光電導體光電導體光電倍增管光電倍增管光纖傳感器常光纖傳感器常用光電探測器用光電探測器比較比較常用常用激光二極管具有亮度高易于進行上吉赫的直接調制、激光二極管具有亮度高易于進行上吉赫的直接調制、尺寸小等優(yōu)點尺寸小等優(yōu)點現在學習的是第二十頁，共36頁2 2）光纖傳感器的幾何形狀適應性強。由于光纖所具有的柔光纖傳感器的幾何形狀適應性強。由于光纖所具有的柔性，使用及放置均較為方便。性，使用及放置均較為方便。

46、8 8）光纖傳感器的最大優(yōu)點在于它們探測信息的靈敏度很高。光纖傳感器的最大優(yōu)點在于它們探測信息的靈敏度很高。 3 3）光纖傳感器的傳輸頻帶寬，帶寬與距離之積可達光纖傳感器的傳輸頻帶寬，帶寬與距離之積可達30MH30MHZ Zkm-10GHkm-10GHZ Zkmkm之多。之多。5 5）光纖傳感器通常既是信息探測器件，又是信息傳遞器件。光纖傳感器通常既是信息探測器件，又是信息傳遞器件。4 4）光纖傳感器無可動部分、無電源，可視為無源系統(tǒng)，因光纖傳感器無可動部分、無電源，可視為無源系統(tǒng)，因此使用安全，特別是在易燃易爆的場合更為適用。此使用安全，特別是在易燃易爆的場合更為適用。6 6）光纖傳感器的材

47、料決定了它有強的耐水性和強的抗腐蝕性。光纖傳感器的材料決定了它有強的耐水性和強的抗腐蝕性。7 7）由于光纖傳感器體積小，因此對測量場的分布特性影由于光纖傳感器體積小，因此對測量場的分布特性影響較小。響較小。1 1）光纖傳感器的電絕緣性能好光纖傳感器的電絕緣性能好, ,表面耐壓可達表面耐壓可達4kV/cm4kV/cm，且不，且不受周圍電磁場的干擾。受周圍電磁場的干擾。（三）光纖傳感器的優(yōu)點（三）光纖傳感器的優(yōu)點與電量傳感器相比較，光纖傳感器有許多優(yōu)點：與電量傳感器相比較，光纖傳感器有許多優(yōu)點：這些優(yōu)點要理解這些優(yōu)點要理解, ,要記住要記住, ,要會用要會用現在學習的是第二十一頁，共36頁 光的頻

48、率光的頻率約為約為10101414HzHz, ,光電探測器不能跟蹤以這樣高的光電探測器不能跟蹤以這樣高的頻率變化的瞬時值頻率變化的瞬時值, ,因此因此, ,光波的相位變化是不能夠直接被檢測光波的相位變化是不能夠直接被檢測到的。為此到的。為此, ,應用干涉技術將相位調制轉換成振幅應用干涉技術將相位調制轉換成振幅( (強度強度) )調制。調制。 光纖傳感器常采用馬赫光纖傳感器常采用馬赫澤德澤德(Mach-Zehnder)(Mach-Zehnder)干涉儀等干涉干涉儀等干涉測量儀。測量儀。光纖軸向光纖軸向應變應變 長為長為L L, ,纖芯折射率為纖芯折射率為n n1 1的單模光纖中的單模光纖中, ,

49、波長為波長為 的輸出光相對輸入端來的輸出光相對輸入端來說說, ,相角為相角為 波長為波長為的相干光在光纖中傳播時，光波的相位的相干光在光纖中傳播時，光波的相位角角與光纖的長度與光纖的長度L、纖芯折射率、纖芯折射率n1和纖芯直徑和纖芯直徑d有關。有關。光纖受到物理量的作用時，這三個參數就會發(fā)生不同程光纖受到物理量的作用時，這三個參數就會發(fā)生不同程度的變化，從而引起光的相位角的變化。度的變化，從而引起光的相位角的變化。Ln12（四）功能型光纖傳感器（四）功能型光纖傳感器（一）相位調制型光纖傳感器（一）相位調制型光纖傳感器1.1.相位調制原理相位調制原理111122nnLnLLnL 應用光的相位檢測

50、技術可以測量溫度、壓力、加速度、電應用光的相位檢測技術可以測量溫度、壓力、加速度、電流等物理量。流等物理量。當光纖受到當光纖受到物理量的作物理量的作用時用時, ,相位相位角變化量角變化量現在學習的是第二十二頁，共36頁從而使合成光從而使合成光強的強弱隨著強的強弱隨著相位的變化而相位的變化而變化。變化。 激光器發(fā)出光被分束器激光器發(fā)出光被分束器分成兩束，分別耦合到分成兩束，分別耦合到傳感光纖傳感光纖和和參考光纖參考光纖中。中。 傳感光纖置于被測對象的環(huán)傳感光纖置于被測對象的環(huán)境中感受壓力境中感受壓力( (或溫度或溫度) )信號信號; ;參參考光纖不感受被測物理量。這兩考光纖不感受被測物理量。這兩

51、根單模光纖構成干涉儀的兩個臂根單模光纖構成干涉儀的兩個臂, ,再通過光纖耦合器組合起來再通過光纖耦合器組合起來, ,以便以便產生相互干涉產生相互干涉, ,形成一系列干涉條形成一系列干涉條紋。紋。 當傳感光纖感受到溫當傳感光纖感受到溫度變化時度變化時, ,光纖的折射率光纖的折射率會發(fā)生變化。同時光纖的會發(fā)生變化。同時光纖的熱脹冷縮使其長度發(fā)生改熱脹冷縮使其長度發(fā)生改變。變。通過光電探測器，就通過光電探測器，就可以將合成光強的強可以將合成光強的強弱變化轉換成電信號弱變化轉換成電信號的大小變化的大小變化? ? 利用馬赫利用馬赫- -澤德干涉儀測量壓力或溫度的相位調制型光纖澤德干涉儀測量壓力或溫度的相

52、位調制型光纖傳感器組成原理圖傳感器組成原理圖2.2.相位調制型光纖壓力和溫度傳感器相位調制型光纖壓力和溫度傳感器長度和折射率長度和折射率的變化的變化, ,將會引將會引起相位角變化。起相位角變化。這樣這樣, ,傳感光纖傳感光纖和參考光纖的和參考光纖的兩束輸出光的兩束輸出光的相位也發(fā)生了相位也發(fā)生了變化變化?把光電探測器的把光電探測器的光敏面放在干涉光敏面放在干涉場中場中, ,干涉場光強干涉場光強將轉換為光電流輸將轉換為光電流輸出出, ,光電流的交流光電流的交流量為量為? ?iKI0cos( )srKIts t 由圖可見由圖可見,26,26時兩光纖中的時兩光纖中的光同相光同相, ,輸出光電流最大。

53、隨輸出光電流最大。隨著著T T的上升的上升, ,相位增加光電流逐相位增加光電流逐漸咸小。漸咸小。T T為為26.0326.03相移相移 弧弧度度, ,光電流達到最小值。光電流達到最小值。T T上升上升到到26.0626.06相移增加到相移增加到2 2 弧度弧度, ,光電流又上升到最大值。這樣光電流又上升到最大值。這樣, ,光的相位調制便轉換成電流信光的相位調制便轉換成電流信號的幅值調制。號的幅值調制。 現在學習的是第二十三頁，共36頁 當活動板受到微擾作用時，光纖就會發(fā)生微小彎曲，使光當活動板受到微擾作用時，光纖就會發(fā)生微小彎曲，使光在纖芯中重新分配：在纖芯中重新分配：一部分光從纖芯進入包層；

54、另一部分光反一部分光從纖芯進入包層；另一部分光反射回纖芯。射回纖芯。 當活動板的位移或壓力增加時：當活動板的位移或壓力增加時：泄漏到包層的散射光隨之泄漏到包層的散射光隨之增大增大, ,光纖芯模的輸出光強度就減小，通過檢測光纖輸出光的光纖芯模的輸出光強度就減小，通過檢測光纖輸出光的強度就能測出位移強度就能測出位移( (或壓力或壓力) )信號。信號。 基本原理：基本原理：光纖微彎產生的彎曲損耗。這類傳感器常用多模光纖光纖微彎產生的彎曲損耗。這類傳感器常用多模光纖制作。制作。 光纖微彎傳感器的一個突出優(yōu)點：光纖微彎傳感器的一個突出優(yōu)點：傳輸光束基本上束縛在光傳輸光束基本上束縛在光纖內部，適合在比較惡

55、劣的環(huán)境中使用。纖內部，適合在比較惡劣的環(huán)境中使用。( (二二) )光強調制型光纖傳感器光強調制型光纖傳感器 傳感器還具有：傳感器還具有：分辨率高分辨率高、結構簡單、動態(tài)范圍寬、性能穩(wěn)、結構簡單、動態(tài)范圍寬、性能穩(wěn)定等優(yōu)點定等優(yōu)點?？梢詸z測到。可以檢測到100100PaPa的壓力變化的壓力變化 光強調制型光纖傳感器的典型例子：光強調制型光纖傳感器的典型例子：光纖微彎位移和光纖微彎位移和壓力傳感器壓力傳感器。 光纖微彎傳感器由兩塊波形板（變形器）構成：光纖微彎傳感器由兩塊波形板（變形器）構成：一塊一塊固定，另一塊可以活動。光纖從一對波形板之間通過。固定，另一塊可以活動。光纖從一對波形板之間通過。

56、現在學習的是第二十四頁，共36頁 受磁場作用后的光束經物鏡耦合到偏振棱鏡，受磁場作用后的光束經物鏡耦合到偏振棱鏡，分解成振動分解成振動方向相互垂直的兩束偏振光，分別進入兩個光探測器，再經信號方向相互垂直的兩束偏振光，分別進入兩個光探測器，再經信號處理后輸出信號：處理后輸出信號： 當通過的電流為當通過的電流為I時，時，由此產生的磁場強度由此產生的磁場強度H為為: : RIH2 根據法拉第旋光效應：根據法拉第旋光效應：由電流所形成的磁場會由電流所形成的磁場會引起光纖中線偏振光的偏轉。檢測偏轉角的大小，引起光纖中線偏振光的偏轉。檢測偏轉角的大小，就可得到相應的電流值就可得到相應的電流值只要系統(tǒng)的只要

57、系統(tǒng)的V和和N一經確定，就可一經確定，就可通過輸出信號通過輸出信號P的的大小，獲得被測大小，獲得被測輸電線上的電流輸電線上的電流值。值。 傳感器適用于高壓輸電線大電流的測量，測量范圍為傳感器適用于高壓輸電線大電流的測量，測量范圍為0 01000A1000A 由法拉第旋光效應引起的由法拉第旋光效應引起的光纖中線偏振光的偏轉角為光纖中線偏振光的偏轉角為 RVLI2( (三三) ) 偏振態(tài)調制型光纖傳感器偏振態(tài)調制型光纖傳感器偏振態(tài)調制型光纖電流傳感器原理圖偏振態(tài)調制型光纖電流傳感器原理圖: :1212sin(2 )2IIVLIPVINIIR2PIVN這公式怎么來的這公式怎么來的? ?E i渥拉斯頓

58、棱鏡前偏振渥拉斯頓棱鏡前偏振光的方向為光的方向為E0E0光纖是單模光纖光纖是單模光纖222sin(45)(cossin )21sin (45)(1 sin2 )21 2sin (45) sin2從圖可以看從圖可以看出該傳感器出該傳感器主要由哪些主要由哪些器件組成器件組成? ?eoEi45E0I渥拉斯頓棱鏡渥拉斯頓棱鏡放置：放置：e e光或者光或者o o光的振動方向光的振動方向與起偏器軸的方與起偏器軸的方向成向成4545。下面求偏振度下面求偏振度P？I1I2現在學習的是第二十五頁，共36頁 由右上圖可以看出由右上圖可以看出，半導體對光的吸收隨長波限的變短而，半導體對光的吸收隨長波限的變短而急劇增

59、加急劇增加( (在在T T一定時一定時) )，即透過率急劇下降，那么在光源一定的情，即透過率急劇下降，那么在光源一定的情況下，通過半導體的透射光強隨溫度況下，通過半導體的透射光強隨溫度T T的增加而減小。的增加而減小。五五 非功能型光纖傳感器非功能型光纖傳感器（一）（一）傳輸光強調制型光纖傳感器傳輸光強調制型光纖傳感器 傳感器光源的光譜應與半導體的吸收光譜互相匹配。傳感器光源的光譜應與半導體的吸收光譜互相匹配。該系該系統(tǒng)的溫度測量范圍為統(tǒng)的溫度測量范圍為-20-20300300。精確度約為。精確度約為33。響應時間常。響應時間常數約數約2s2s，能在強電場環(huán)境中工作。，能在強電場環(huán)境中工作。

60、傳感器的關鍵部件是半導體光吸收片，它的本征吸收長波限隨傳感器的關鍵部件是半導體光吸收片，它的本征吸收長波限隨溫度增加而向長波長的方向位移。溫度增加而向長波長的方向位移。 傳輸光強調制型光纖傳感器：傳輸光強調制型光纖傳感器：是在輸入光纖與輸出光纖之是在輸入光纖與輸出光纖之間放置有機械式或光學式的敏感元件。間放置有機械式或光學式的敏感元件。 敏感元件在物理量的作用下對傳輸的光強進行調制，如敏感元件在物理量的作用下對傳輸的光強進行調制，如吸收光的能量、遮斷光路、改變光纖之間的相對位置等。吸收光的能量、遮斷光路、改變光纖之間的相對位置等?，F在學習的是第二十六頁，共36頁 系統(tǒng)由光源、壓力膜片、光敏二極