光電子在信息領(lǐng)域中的主要應(yīng)用

光電子在信息領(lǐng)域中的主要應(yīng)用第一頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子技術(shù)的主要應(yīng)用技術(shù)方面：光纖制造技術(shù)的提高光電子技術(shù)的發(fā)展半導(dǎo)體光源性能的提高需求方面：1、軍事應(yīng)用；2、渴望把只能在實(shí)驗(yàn)室才能實(shí)現(xiàn)的高精度光學(xué)測(cè)量應(yīng)用到環(huán)境惡劣的生產(chǎn)、科研現(xiàn)場(chǎng)；3、許多關(guān)系國(guó)計(jì)民生的大型結(jié)構(gòu)缺乏可靠的技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。光纖傳感器產(chǎn)生的背景光線傳感技術(shù)第二頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子技術(shù)的主要應(yīng)用1.抗電磁干擾，電絕緣2.靈敏度高3.體積小，重量輕，外形可變4.可檢測(cè)的量多5.可以實(shí)現(xiàn)分布式測(cè)量光纖傳感器的特點(diǎn)：光線傳感技術(shù)第三頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光源探測(cè)器入射光波的特征參量：振幅、相位、偏振態(tài)、波長(zhǎng)等外界物理因素：溫度、壓力、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電流光纖傳感型光纖傳感器：外界物理量作用于光纖，改變了光纖的傳輸參數(shù)或改變了

功能型通過(guò)光纖的光波，光纖同時(shí)完成了傳感和傳光兩種功能。光電子在信息領(lǐng)域中的主要應(yīng)用光線傳感技術(shù)光纖傳感器的分類(lèi)－按功能分第四頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光源探測(cè)器敏感元件光纖光纖外界因素使通過(guò)敏感元件的光波的振幅、相位、偏振態(tài)等參量發(fā)生變化傳光型光纖傳感器：利用敏感元件或材料將被測(cè)量變成帶有信息的光信號(hào)，

非功能型通過(guò)光纖傳輸。光纖僅起傳輸光的作用。光電子在信息領(lǐng)域中的主要應(yīng)用光線傳感技術(shù)第五頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子技術(shù)的主要應(yīng)用強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器光纖傳感器的分類(lèi)－按調(diào)制原理分類(lèi)利用外界因素引起的光纖中光強(qiáng)的變化來(lái)探測(cè)物理量的光纖傳感器。改變光纖中光強(qiáng)的辦法：改變光纖的微彎狀態(tài)、改變光纖的耦合條件、改變光纖對(duì)光波的吸收條件、改變光纖中折射率分布。變型器光纖微彎傳感器光線傳感技術(shù)第六頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日透射型光強(qiáng)調(diào)制（a）徑（橫）向位移；（b）軸向位移；（c）遮擋光閘位移；（d）響應(yīng)曲線第七頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日受抑全反射光強(qiáng)調(diào)制（a）結(jié)構(gòu)；（b）光纖空隙（m）第八頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日反射機(jī)制光強(qiáng)調(diào)制原理第九頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日微彎光強(qiáng)調(diào)制機(jī)制第十頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子技術(shù)的主要應(yīng)用相位調(diào)制型光纖傳感器利用外界因素引起的光纖中光波相位變化來(lái)探測(cè)各種物理量的傳感器。主要特點(diǎn)：

（1）、靈敏度高；（2）、靈活多樣；（3）、對(duì)象廣泛；（4）、特殊需要的光纖。光纖干涉儀Mach-ZehnderMichelsonSagnac光線傳感技術(shù)第十一頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日四種干涉儀及其光纖結(jié)構(gòu)第十二頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子技術(shù)的主要應(yīng)用偏振態(tài)調(diào)制型光纖傳感器外界因素使光纖中光波模式的偏振態(tài)發(fā)生變化，并對(duì)其加以檢測(cè)的光纖傳感器?；驹硎歉鶕?jù)光纖材料的Faraday效應(yīng)：光波在處于磁場(chǎng)中的光纖內(nèi)傳播時(shí)偏振光發(fā)生偏振面的旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)角度于磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)中光纖的長(zhǎng)度成正比。＝VHLV：Verdet常數(shù)光線傳感技術(shù)第十三頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子技術(shù)的主要應(yīng)用頻率調(diào)制型光纖傳感器－光纖光柵傳感器通過(guò)外界參量對(duì)布拉格中心波長(zhǎng)的調(diào)制來(lái)獲取傳感信息光線傳感技術(shù)第十四頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子技術(shù)的主要應(yīng)用溫度傳感器位置傳感器流量傳感器應(yīng)變傳感器磁場(chǎng)傳感器電流傳感器電壓傳感器壓力傳感器核輻射傳感器，等等按測(cè)量對(duì)象來(lái)分類(lèi)光線傳感技術(shù)第十五頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子技術(shù)的主要應(yīng)用一、光源特性1、幾何特性：光源的光斑與光纖的匹配程度2、頻譜特性：中心波長(zhǎng)λ0和光譜寬度Δλ3、電光特性：電源對(duì)光輸出的影響4、環(huán)境特性：光源的穩(wěn)定性、可靠性、使用壽命光纖傳感器的光源光線傳感技術(shù)第十六頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子技術(shù)的主要應(yīng)用寬帶連續(xù)光譜光源：鎢燈、高壓水銀燈和氙燈。光譜分布具有黑體輻射的特征它們的輻射光譜約為0.4～3.0um，為玻泡的光譜光譜最大值的位置取決于熾熱體溫度壽命短(千小時(shí))與光纖的耦合效率極低主要應(yīng)用在白光干涉型光纖傳感器中超輻射LED(SLED)有望取代它們二、幾種常用光源光線傳感技術(shù)第十七頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子技術(shù)的主要應(yīng)用單色性、相干性、方向性和高強(qiáng)度散斑噪聲氣體激光器(He-Ne)與半導(dǎo)體激光器(LD)1.He-Ne：相干長(zhǎng)度長(zhǎng)，輸出波長(zhǎng)相對(duì)穩(wěn)定性高輸出功率穩(wěn)定性差、噪聲大適用于計(jì)量干涉條紋、數(shù)字式光纖傳感器采用穩(wěn)頻措施后，性能會(huì)有所改善三、激光器：光線傳感技術(shù)第十八頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子技術(shù)的主要應(yīng)用2.LDFP與DBF之分體積小、重量輕、效率高、壽命長(zhǎng)光源噪聲較小相位調(diào)制、數(shù)字式光纖傳感器強(qiáng)度調(diào)整、偏振調(diào)制性光纖傳感器注意散斑噪聲光線傳感技術(shù)第十九頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子技術(shù)的主要應(yīng)用三、半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)非相干光源輸出功率穩(wěn)定性好，噪聲極低出纖功率較低高精度的強(qiáng)度調(diào)制、偏振調(diào)制型光纖傳感器白光干涉型光纖傳感器光線傳感技術(shù)第二十頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子技術(shù)的主要應(yīng)用

鎢燈在溫度T＝2850K時(shí)的歸一化光譜分布LED的光譜分布F－P激光器的輸出光譜光線傳感技術(shù)第二十一頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子在信息領(lǐng)域中的主要應(yīng)用光線傳感技術(shù)1.分布式：同時(shí)測(cè)量空間多個(gè)點(diǎn)環(huán)境參數(shù)，甚至能測(cè)量空間連續(xù)分布的環(huán)境參數(shù)；2.復(fù)用式：利用一根共用的光纖信道，從多個(gè)不同位置測(cè)量同一個(gè)或不同物理量。分布式光纖傳感器的發(fā)展1981英國(guó)提出1983英國(guó)原理性實(shí)驗(yàn)(Rayleigh散射)1985英國(guó)實(shí)驗(yàn)室90年代英國(guó)和日本推出分布式溫度傳感器的產(chǎn)品分布式光纖傳感器第二十二頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子在信息領(lǐng)域中的主要應(yīng)用光線傳感技術(shù)1. 各種大、中型變壓器、發(fā)電機(jī)組的溫度分布測(cè)量、熱保護(hù)和故障診斷2.地下和架空高壓電力電纜的熱點(diǎn)檢測(cè)和監(jiān)控火力發(fā)電所的配管溫度、供熱系統(tǒng)（暖水、暖氣）的管道、輸油管道的 熱點(diǎn)檢測(cè)和故障診斷4. 醫(yī)院監(jiān)護(hù)病房的溫度監(jiān)測(cè)和火災(zāi)監(jiān)測(cè)煤礦、隧道的災(zāi)害防治及其報(bào)警系統(tǒng)油庫(kù)、油罐、危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)、大型倉(cāng)庫(kù)和大型輪船的貨倉(cāng)火災(zāi)及報(bào)警系統(tǒng)7. 化工原料，照相材料及油料生產(chǎn)過(guò)程的在線、動(dòng)態(tài)檢測(cè)8. 高層建筑、智能大廈、橋梁、高速公路等在線、動(dòng)態(tài)檢測(cè)、防護(hù)及報(bào)警機(jī)敏材料和結(jié)構(gòu)（smartmaterialsandstructure）：用于航空、航天飛 行器的在線、動(dòng)態(tài)檢測(cè)和機(jī)器人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)第二十三頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子在信息領(lǐng)域中的主要應(yīng)用光線傳感技術(shù)光纖傳感器復(fù)用技術(shù)的核心之一就是如何區(qū)分出不同的傳感器。按照其原理可以分為：時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用、空分復(fù)用。時(shí)分復(fù)用:在時(shí)域上區(qū)分出不同的傳感器。準(zhǔn)分布式光纖傳感器的復(fù)用技術(shù)第二十四頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子在信息領(lǐng)域中的主要應(yīng)用光線傳感技術(shù)波分復(fù)用：波長(zhǎng)為標(biāo)志來(lái)區(qū)分不同的傳感器波分復(fù)用的前提是傳感器具有波長(zhǎng)選擇性，即：只對(duì)某一波長(zhǎng)的光起作用。第二十五頁(yè)，共二十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日光電子在信