第8章 光電式傳感器-課堂版

第8章光電式傳感器8.1光電器件

8.2光纖傳感器

概述光電式傳感器的類別光電式傳感器（或稱光敏傳感器）是利用光電器件把光信號轉(zhuǎn)換成電信號（電壓、電流、電阻等）的裝置。按工作原理分類光電效應(yīng)傳感器紅外熱釋電探測器固態(tài)圖像傳感器光纖傳感器1、光電效應(yīng)傳感器是應(yīng)用光敏材料的光電效應(yīng)制成的光敏器件。光照射到物體上使物體發(fā)射電子，或電導(dǎo)率發(fā)生變化，或產(chǎn)生光生電動勢等等，這些因光照引起物體電學(xué)特性改變的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。2、紅外熱釋電探測器主要是利用輻射的紅外光（熱）照射材料時引起材料電學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化或產(chǎn)生熱電動勢原理制成的一類器件。3、固態(tài)圖像傳感器結(jié)構(gòu)上分為兩大類，一類是用CCD電荷耦合器件的光電轉(zhuǎn)換和電荷轉(zhuǎn)移功能制成CCD圖像傳感器，一類是用光敏二極管與MOS晶體管構(gòu)成的將光信號變成電荷或電流信號的MOS金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器。4、光纖傳感器它利用發(fā)光管（LED）或激光管（LD）發(fā)射的光，經(jīng)光纖傳輸?shù)奖粰z測對象，被檢測信號調(diào)制后，光沿著光導(dǎo)纖維反射或送到光接收器，經(jīng)接收解調(diào)后變成電信號。特點光電式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快、高精度、高分辨率、高可靠性、抗干擾能力強（不受電磁輻射影響，本身也不輻射電磁波）、可實現(xiàn)非接觸式測量等特點可以直接檢測光信號，間接測量溫度、壓力、位移、速度、加速度等其發(fā)展速度快、應(yīng)用范圍廣，具有很大的應(yīng)用潛力光電式傳感器的基本形式由光路及電路兩大部分組成光路部分實現(xiàn)被測信號對光量的控制和調(diào)制電路部分完成從光信號到電信號的轉(zhuǎn)換四種基本形式

透射式反射式輻射式開關(guān)式工程檢測中所遇到的光，可以由各種發(fā)光器件產(chǎn)生，也可以是物體的輻射光。要使光電式傳感器能很好地工作，除了合理選用光電轉(zhuǎn)換元件處，還必須配備合適的光源。常用的光源主要有以下幾種：發(fā)光二極管（LED——Light-EmittingDilde）

鎢絲燈泡電弧燈或石英燈激光光源光電效應(yīng)與光電器件光子是具有能量的粒子，每個光子的能量可表示為光電效應(yīng)方程光電器件光電器件是將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N傳感器件。是構(gòu)成光電式傳感器的主要部件。光電器件工件的物理基礎(chǔ)：光電效應(yīng)光電效應(yīng)分為：內(nèi)光電效應(yīng)、外光電效應(yīng)外光電效應(yīng)型光電器件當光照射到金屬或金屬氧化物的光電材料上時，光子的能量傳給光電材料表面的電子，如果入射到表面的光能使電子獲得足夠的能量，電子會克服正離子對它的吸引力，脫離材料表面而進入外界空間，這種現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。即外光電效應(yīng)是在光線作用下，電子逸出物體表面的現(xiàn)象。根據(jù)外光電效應(yīng)做出的光電器件有光電管和光電倍增管。1、光電管及其基本特性光電管的伏安特性光電管的光照特性曲線1表示氧銫陰極光電管的光照特性，光電流與光通量呈線性關(guān)系。曲線2為銻銫陰極的光電管光照特性，它呈非線性關(guān)系光電管的光譜特性不同光電陰極材料的光電管，對同一波長的光有不同的靈敏度；同一種陰極材料的光電管對于不同波長的光的靈敏度也不同，這就是光電管的光譜特性。曲線1、2分別為銫陰極、銻銫陰極對應(yīng)不同波長光線的靈敏度，3為多種成分（銻、鉀、鈉、銫等）陰極的光譜特性曲線2、光電倍增管及其基本特性光電倍增管的結(jié)構(gòu)及電路不放圖7-3光電倍增管的結(jié)構(gòu)圖光電陰極K陽極A若干倍增極(4~14)

入射光在光電陰極上激發(fā)電子，由于各級間有電場的存在，所以陰極激發(fā)電子被加速轟擊第一倍增極，這些倍增極具有這樣的特性，在受到一定數(shù)量的電子轟擊后，能放出更多的電子，稱為“二次電子”。若光電陰極發(fā)射一個電子，倍增率為δ，則第一倍增極有δ個電子發(fā)出，依次類推，若n級則有δ

n個電子到達陽極。主要參數(shù)

倍增系數(shù)M陽極電流光電倍增管的電流放大倍數(shù)光電陰極靈敏度和光電倍增管總靈敏度暗電流光電倍增管的光譜特性構(gòu)成倍增極的材料一般δ>1。例：δ=4，若有n=10個倍增極，則放大倍數(shù)為：

δ

n=4

10≈106由此例可以看出，光電倍增管的放大倍數(shù)是很高的。Dynode倍增極InputWindowPhotoCathode倍增率光電倍增管的光電特性內(nèi)光電效應(yīng)型光電器件內(nèi)光電效應(yīng)是指在光線作用下，物體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動勢的現(xiàn)象這種效應(yīng)可分為因光照引起半導(dǎo)體電阻率變化的光電導(dǎo)效應(yīng)和因光照產(chǎn)生電動勢的光生伏特效應(yīng)兩種

內(nèi)光電效應(yīng)分類

光電導(dǎo)效應(yīng)

在光線作用下，對于半導(dǎo)體材料吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，就激發(fā)出電子-空穴對，使載流子濃度增加，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性增加，阻值減低的現(xiàn)象。如光敏電阻光生伏特效應(yīng)

在光線的作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象。如光電池

（1）光敏電阻（又稱為光導(dǎo)管）光敏電阻是用具有內(nèi)光電效應(yīng)的光導(dǎo)材料制成的，光敏電阻沒有極性，為純電阻元件，使用時可加直流電壓，也可以加交流電壓。

當無光照時，光敏電阻值(暗電阻)很大(達100MΩ)，電路中電流很??；當光敏電阻受到一定波長光照時，它的阻值（亮電阻）急劇減少(約1KΩ)，因此電路中電流迅速增加。光敏電阻的結(jié)構(gòu)光敏電阻結(jié)構(gòu)(a)光敏電阻結(jié)構(gòu)；(b)光敏電阻電極；(c)光敏電阻接線圖2.光敏電阻的主要參數(shù)暗電阻光敏電阻在不受光照射時的阻值稱為暗電阻，此時流過的電流稱為暗電流。亮電阻光敏電阻在受光照射時的電阻稱為亮電阻，此時流過的電流稱為亮電流。光電流亮電流與暗電流之差3、光敏電阻的基本特性伏安特性在一定照度下，流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系。硫化鎘光敏電阻的伏安特性由圖看出，光敏電阻的電壓與電流之間的關(guān)系服從歐姆定律，但在不同照度下，曲線的斜率是不同的，這表明光敏電阻的阻值是隨光照度的變化而變化的。

光照特性指光敏電阻的光電流I和光照強度之間的關(guān)系光敏電阻的光照特性光譜特性光敏電阻的相對光敏靈敏度與入射波長的關(guān)系。即光敏電阻對入射光的光譜具有選擇作用，即光敏電阻對不同波長的入射光有不同的靈敏度。光敏電阻的光譜特性頻率特性光敏電阻的光電流不能隨著光強改變而立刻變化，即光敏電阻產(chǎn)生的光電流有一定的惰性，這種惰性通常用時間常數(shù)表示，對應(yīng)著不同材料的頻率特性。光敏電阻的頻率特性溫度特性光敏電阻和其它半導(dǎo)體器件一樣，受溫度影響較大。溫度變化時，影響光敏電阻的光譜響應(yīng)、靈敏度和暗電阻。硫化鉛光敏電阻受溫度影響更大。硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性幾種國產(chǎn)光敏電阻參數(shù)（2）光電池光電池是一種直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件。即電源。工作原理：基于“光生伏特效應(yīng)”。光電池實質(zhì)上是一個大面積的PN結(jié)，當光照射到PN結(jié)的一個面，例如P型面時，若光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，那么P型區(qū)每吸收一個光子就產(chǎn)生一對自由電子和空穴，電子-空穴對從表面向內(nèi)迅速擴散，在結(jié)電場的作用下，最后建立一個與光照強度有關(guān)的電動勢。光電池結(jié)構(gòu)、符號硒光電池的構(gòu)造原理光電池的表示符號：光電池種類

光電池的種類很多，有硅光電池、硒光電池、鍺光電池、砷化鎵光電池、氧化亞銅光電池等最受人們重視的是硅光電池。因為它具有性能穩(wěn)定、光譜范圍寬、頻率特性好、轉(zhuǎn)換效率高、能耐高溫輻射、價格便宜、壽命長等特點。它不僅廣泛應(yīng)用于人造衛(wèi)星和宇宙飛船作為太陽能電池，而且也廣泛應(yīng)用于自動檢測和其它測試系統(tǒng)中硒光電池由于其光譜峰值位于人眼的視覺范圍，所以在很多分析儀器、測量儀表中也常常用到。硅光電池大型硅光電池光電池基本特性光譜特性

光電池對不同波長的光的靈敏度是不同的。硒和硅光電池的光譜特性

硒：響應(yīng)光譜為0.38~0.75mm，響應(yīng)峰值0.5mm硅：響應(yīng)光譜為0.4~1.2mm，響應(yīng)峰值0.8mm光照特性光電池在不同光照度下，其光電流和光生電動勢是不同的，它們之間的關(guān)系就是光照特性硅光電池的光照特性

頻率特性光的調(diào)制頻率f和光電池相對輸出電流I關(guān)系曲線硅光電池具有較高的頻率響應(yīng)，硅光電池的工作頻率上限約為數(shù)十kHZ，而硒光電池的頻率特性較差，上限頻率只有幾kHZ溫度特性是描述光電池的開路電壓和短路電流隨溫度變化的情況。硅光電池的溫度特性

（3）光敏二極管和光敏三極管光敏二極管工作原理光敏二極管的結(jié)構(gòu)與一般二極管相似、光敏二極管在電路中一般是處于反向工作狀態(tài)。在沒有光照射時，反向電阻很大，反向電流很小，這反向電流稱為暗電流，當光照射在PN結(jié)上，光子打在PN結(jié)附近，使PN結(jié)附近產(chǎn)生光生電子和光生空穴對，它們在PN結(jié)處的內(nèi)電場作用下作定向運動，形成光電流。光的照度越大，光電流越大。光敏二極管在不受光照射時處于截止狀態(tài)，受光照射時處于導(dǎo)通狀態(tài)。光電二極管的主要技術(shù)參數(shù)（a）最高反向工作電壓是指光電二極管在無光照條件下，反向漏電流不大于0.1μA時所能承受的最高反向電壓值。（b）暗電流指光電二極管在無光照、最高反向工作電壓條件下的漏電流。暗電流越小，光電二極管的性能越穩(wěn)定，檢測弱光的能力越強。一般鍺光電二極管的暗電流較大，約為幾個μA，硅光電二極管的暗電流則小于0.1μA。（c）光電流指光電二極管受一定光照，在最高反向電壓下產(chǎn)生的電流，其值越大越好。（d）靈敏度反映光電二極管對光的敏感程度的一個參數(shù)，通常用在每微瓦的入射光能量下而產(chǎn)生的光電流來表示。其值越高，說明光電二極管對光的反應(yīng)越靈敏。（e）響應(yīng)時間表示光電二極管將光信號轉(zhuǎn)換成電信號所需的時間。響應(yīng)時間越短，說明其光電轉(zhuǎn)換的速度越快，即工作頻率就越高。除此之外，光電二極管的參數(shù)還有結(jié)電容、正向壓降、光譜范圍和峰值波長等。光敏晶體管光敏晶體管與一般晶體管很相似，具有兩個PN結(jié)，只是它的發(fā)射極一邊做得很大，以擴大光的照射面積。大多數(shù)光敏晶體管的基極無引出線，當集電極加上相對于發(fā)射極為正的電壓而不接基極時，集電結(jié)就是反向偏壓，當光照射在集電結(jié)時，就會在結(jié)附近產(chǎn)生電子—空穴對，光生電子被拉到集電極，基區(qū)留下空穴，使基極與發(fā)射極間的電壓升高，這樣便會有大量的電子流向集電極，形成輸出電流，且集電極電流為光電流的β倍，所以光敏晶體管有放大作用。NPN型光敏晶體管結(jié)構(gòu)和基本電路

光敏三極管光敏三極管與普通三極管相似，也有兩個PN結(jié)，但一般基極無引線，尤其是硅平面光敏晶體管，因為其泄漏電流很小（小于10-9A），因此一般不備基極外接點。EPNNCB結(jié)構(gòu)bce表示符號bce基本電路光敏三極管的工作原理：圖示為NPN型晶體管的基本電路。當集電極加上相對于發(fā)射極為正的電壓而不接基極時，集電結(jié)就是反向偏壓。當光照射在集電結(jié)上時，就會在結(jié)附近產(chǎn)生電子——空穴對，從而形成光電流（光生電流）。輸入到晶體管的基極，由于基極電流增加，因此集電極電流是光生電流的β倍，所以光敏晶體管有放大作用。光敏三極管在把光信號轉(zhuǎn)換為電信號（電流）的同時，還對信號有電流放大作用。bceCollectorEmitterBaseIPNNCBE光敏管的基本特性光敏晶體管的光譜特性

伏安特性

光照特性給出了光敏三極管的輸出電流I和照度之間的關(guān)系。它們之間呈現(xiàn)了近似線性關(guān)系。當光照足夠大(幾klx)時，會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，從而使光敏三極管既可作線性轉(zhuǎn)換元件，也可作開關(guān)元件。頻率特性指在恒定電壓和光強幅度恒定條件下，入射光強度變化的頻率與光電流（或相對靈敏度）的關(guān)系。光敏二極管和三極管的主要差別光電流光敏二極管一般只有幾微安到幾百微安，而光敏三極管一般都在幾毫安以上，至少也有幾百微安，兩者相差十倍至百倍。光敏二極管與光敏三極管的暗電流則相差不大，一般都不超過1uA。響應(yīng)時間光敏二極管的響應(yīng)時間在100ns以下，而光敏三極管為5～10us。因此，當工作頻率較高時，應(yīng)選用光敏二極管；只有在工作頻率較低時，才選用光敏三極管。輸出特性光敏二極管有很好的線性特性，而光敏三極管的線性較差?？偨Y(jié)有關(guān)勒克斯(Lux)光通量：光源在單位時間內(nèi)發(fā)出的光量稱為光源的光通量(F)。光通量的單位是流明(lm)。照度：每單位受光面積(S)所接收的光通量數(shù)，稱為照度(e)。照度的單位是勒克斯(lux)。1流明的光通量均勻分布在1平方米面積上的照度為1勒克斯。1Lux=1流明/米2（4）光電耦合器件光電耦合器件是將發(fā)光元件與受光器件組合在同一個密封體內(nèi)的組合器件，即將發(fā)光元件、受光器件及信號處理電路集成在一塊芯片上。工作時，將信號加到輸入端，使發(fā)光元件發(fā)光，照射到受光器件使之輸出光電流，從而實現(xiàn)電—光—電兩次轉(zhuǎn)換，通過光實現(xiàn)了輸入端和輸出端之間的耦合。由于光電耦合器件是以光為傳輸信號的媒介，因此，它具有下列特點：（1）光電耦合器件實現(xiàn)了以光為媒介的傳輸，因而，保證了輸入端和輸出端之間的隔離，使輸入端和輸出端之間的絕緣電阻很高，一般都大于，耐壓也很高，具有良好的隔離性。（2）具有信號的單向傳輸和不可逆性。信號只能從發(fā)光源單向傳輸?shù)绞芄馄骷?，而不會可逆?zhèn)鬏?，傳輸信號不會影響輸入端。?）發(fā)光源使用砷化鎵發(fā)光二極管，它具有低電阻的特點，可以抑制干擾，消除噪聲。（4）響應(yīng)速度快，可用于高頻電路。（5）結(jié)構(gòu)簡單，無觸點，體積小，壽命長。由于上述特點，光電耦合器件廣泛用于電路隔離、電平轉(zhuǎn)換、噪聲抑制、無觸點開關(guān)及固態(tài)繼電器等場合。下圖為4N28光電耦合器件的外型結(jié)構(gòu)和常用符號，它的外型結(jié)構(gòu)為雙列直插式，其中3腳為空腳，6腳為三極管的基極引線，但在實際應(yīng)用中很少使用。4N28光電耦合器光電開關(guān)是一種利用感光元件對變化的入射光加以接收，并進行光電轉(zhuǎn)換，同時加以某種形式的放大和控制，從而獲得最終的控制輸出“開”、“關(guān)”信號的器件。

光電開關(guān)圖（a）是一種透射式的光電開關(guān)，它的發(fā)光元件和接收元件的光軸是重合的。當不透明的物體位于或經(jīng)過它們之間時，會阻斷光路，使接收元件接收不到來自發(fā)光元件的光，這樣起到檢測作用。圖（b）是一種反射式的光電開關(guān)，它的發(fā)光元件和接收元件的光軸在同一平面且以某一角度相交，交點一般即為待測物所在處。當有物體經(jīng)過時，接收元件將接收到從物體表面反射的光，沒有物體時則接收不到。CCD固體圖像傳感器電荷耦合器件（ChargeCoupleDevice,縮寫為CCD）是一種大規(guī)模金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）集成電路光電器件。它以電荷為信號，具有光電信號轉(zhuǎn)換、存儲、轉(zhuǎn)移并讀出信號電荷的功能。1）CCD的工作原理（1）結(jié)構(gòu)CCD是由若干個電荷耦合單元組成的。其基本單元是MOS（金屬-氧化物-半導(dǎo)體）電敏元。它以P型（或N型）半導(dǎo)體為襯底，上面覆蓋一層SiO2，再在SiO2表面依次沉積一層金屬電極而構(gòu)成MOS結(jié)構(gòu)元。這樣一個MOS結(jié)構(gòu)稱為一個光敏元或一個像素。將MOS陣列加上輸入、輸出結(jié)構(gòu)就構(gòu)成了CCD器件。P型MOS光敏元(2)電荷存儲原理構(gòu)成CCD的基本單元是MOS電容器。與其它電容器一樣，MOS電容器能夠存儲電荷。如果MOS電容器中的半導(dǎo)體是P型硅，當在金屬電極上施加一個正電壓Ug時，P型硅中的多數(shù)載流子（空穴）受到排斥，半導(dǎo)體內(nèi)的少數(shù)載流子（電子）吸引到P-Si界面處來，從而在界面附近形成一個帶負電荷的耗盡區(qū)，也稱表面勢阱。對帶負電的電子來說，耗盡區(qū)是個勢能很低的區(qū)域。在一定的條件下，所加正電壓Ug越大，耗盡層就越深，勢阱所能容納的少數(shù)載流子電荷的量就越大。如果有光照射在硅片上，在光子作用下，半導(dǎo)體硅產(chǎn)生了電子-空穴對，光生電子被附近的勢阱所吸收，而空穴被排斥出耗盡區(qū)。勢阱內(nèi)所吸收的光生電子數(shù)量與入射到該勢阱附近的光強成正比。（3）電荷轉(zhuǎn)移原理CCD器件基本結(jié)構(gòu)是一系列彼此非?？拷腗OS光敏元，這些光敏元使用同一半導(dǎo)體襯底；氧化層均勻、連續(xù)；相鄰金屬電極間隔極小。任何可移動的電荷都將力圖向表面勢大的位置移動。為了保證信號電荷按確定的方向和路線轉(zhuǎn)移，在MOS光敏元陣列上所加的各路電壓脈沖要求嚴格滿足相位要求。三相CCD時鐘電壓與電荷轉(zhuǎn)移的關(guān)系(a)三相時鐘脈沖波形；(b)電荷轉(zhuǎn)移過程（4）電荷注入方法電荷注入方法（a）背面光注入；（b）電注入（5）電荷的輸出CCD輸出端結(jié)構(gòu)CCD固體圖像傳感器的分類線陣型CCD圖像傳感器面陣型CCD圖像傳感器CCD圖像傳感器的特性參數(shù)光電轉(zhuǎn)移效率

總轉(zhuǎn)移效率分辨率分辨率是指攝像器件對物像中明暗細節(jié)的分辨能力，是圖像傳感器最重要的特性，主要取決于感光單元之間的距離靈敏度及光譜響應(yīng)

單位發(fā)射照度下，單位時間、單位面積發(fā)射的電量：動態(tài)范圍飽和曝光量和等效曝光量的比值稱為CCD的動態(tài)范圍。CCD器件的動態(tài)范圍一般在103～104數(shù)量級。暗電流

暗電流起因于熱激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴對，是缺陷產(chǎn)生的主要原因。光信號電荷的積累時間越長，其影響就越大。暗電流的產(chǎn)生不均勻，在圖像傳感器中出現(xiàn)固定圖形，暗電流限制了器件的靈敏度和動態(tài)范圍，暗電流大的地方，多數(shù)會出現(xiàn)暗電流尖峰。暗電流與溫度密切有關(guān)，溫度每降低10℃，暗電流約減小一半。對于每個器件，產(chǎn)生暗電流尖峰的缺陷總是出現(xiàn)在相同位置的單元上，利用信號處理，把出現(xiàn)暗電流尖峰的單元位置存貯在PROM(可編程只讀存貯器)中，單獨讀取相應(yīng)單元的信號值，就能消除暗電流尖峰的影響。噪聲

CCD是低噪聲器件，但由于其他因素產(chǎn)生的噪聲會疊加到信號電荷上，使信號電荷的轉(zhuǎn)移受到干擾。噪聲的來源有轉(zhuǎn)移噪聲、散粒噪聲、電注入噪聲、信號輸入噪聲等。CCD固體圖像傳感器的應(yīng)用CCD固體圖像傳感器的應(yīng)用主要在以下幾方面：計量檢測儀器：工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的尺寸、位置、表面缺陷的非接觸在線檢測、距離測定等。光學(xué)信息處理：光學(xué)文字識別、標記識別、圖形識別、傳真、攝像等。生產(chǎn)過程自動化：自動工作機械、自動售貨機、自動搬運機、監(jiān)視裝置等。軍事應(yīng)用：導(dǎo)航、跟蹤、偵查(帶攝像機的無人駕駛飛機、衛(wèi)星偵查)。典型應(yīng)用實例尺寸自動檢測

大尺寸物體光學(xué)成像

光纖傳感器光纖傳感器的特點：極高的靈敏度和精度固有的安全性好抗電磁干擾高絕緣強度耐腐蝕集傳感與傳輸于一體能與數(shù)字通信系統(tǒng)兼容等光纖傳感器受到世界各國的廣泛重視。光纖傳感器已用于位移、振動、轉(zhuǎn)動、壓力、速度、加速度、電流、磁場、電壓、溫度等70多個物理量的測量在生產(chǎn)過程自動控制、在線檢測、故障診斷、安全報警等方面有廣泛的應(yīng)用前景。1、光纖的結(jié)構(gòu)2、光纖的傳光原理光纖的傳光原理光全反射條件：3、光導(dǎo)纖維的主要參數(shù)數(shù)值孔徑NA

表征光纖集光本領(lǐng)的一個重要參數(shù)，反映光纖接收光量的多少。

光纖模式光波在光纖中的傳播途徑和方式稱為光纖模式。對于不同入射角的光線，在界面反射的次數(shù)是不同的，傳遞的光波間的干涉也是不同的，這就是傳播模式不同。一般總希望光纖信號的模式數(shù)量要少，以減小信號畸變的可能。單模光纖直徑較小，只能傳輸一種模式。其優(yōu)點是：信號畸變小、信息容量大、線性好、靈敏度高；缺點：纖芯較小，制造、連接、耦合較困難。多模光纖直徑較大，傳輸模式不只一種，其缺點是：性能較差。優(yōu)點：纖芯面積較大，制造、連接、耦合容易。傳播損耗

光信號在光纖中的傳播不可避免地存在著損耗。光纖傳輸損耗主要有材料吸收損耗（因材料密度及濃度不均勻引起）、散射損耗（因光纖拉制時粗細不均勻引起）、光波導(dǎo)彎曲損耗（因光纖在使用中可能發(fā)生彎曲引起）。光纖傳感器工作原理由于外界因素（溫度、壓力、電場、磁場、振動等）對光纖的作用，會引起光波特征參量（振幅、相位、頻率、偏振態(tài)等）發(fā)生變化，只要能測出這些參量隨外界因素的變化關(guān)系，就可以用它作為傳感元件來檢測對應(yīng)物理量的變化光纖傳感器的組成由光源、光纖耦合器、光纖、光探測器等組成。光源一般要求光源的體積盡量小，以利于它與光纖耦合；光源發(fā)出的光波長應(yīng)合適，以便減少光在光纖中傳輸?shù)膿p失；