第五章光纖傳感技術(shù)及其應(yīng)用 12次課

第四章光纖通信技術(shù)光纖通信是一種“光通信”，以激光為信息載體，以光纖為傳輸介質(zhì)的通信方式。光纖通信系統(tǒng)的組成和分類主要由光發(fā)送機(jī)、光纖光纜、中繼器和光接收機(jī)組成。其中電端機(jī)(收、發(fā)部分)為常規(guī)的電子通信設(shè)備。

光發(fā)送機(jī)的作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并將生成的光信號(hào)注入光纖。光發(fā)送機(jī)一般由驅(qū)動(dòng)電路、光源和調(diào)制器構(gòu)成光纖的作用是為光信號(hào)的傳送提供傳送媒介(信道)，將光信號(hào)由一處送到另一處中繼器分為電中繼器和光中繼器(光放大器)兩種，其主要作用就是延長(zhǎng)光信號(hào)的傳輸距離。光源：目前，在光纖通信系統(tǒng)獲得應(yīng)用的光源器件有兩種，即發(fā)光二極管LED和激光二極管LD光接收機(jī)光檢測(cè)器的功能：光信號(hào)的解（O/E）光檢測(cè)器的類型：PIN光電二極管、雪崩光電二極管（APD）光纖通信器件光纖連接器的結(jié)構(gòu)有兩部分組成：1、套管；2、插針一.光連接器---電接插件光纖連接器的三種端面接觸形式：平面型接觸（FC,FlatContact）PC型接觸（PC,PhysicalContact）APC型接觸（APC,AnglePhysicalContact）連接器的品種、型號(hào)1.FC系列連接器FC型連接器是一種羅紋連接，外部零件采用金屬材料制作的連接器。2.SC系列連接器

即插拔式連接器，它的連接器方式是插拔耦合式.3.ST型連接器ST型連接器采用帶鍵的卡口式鎖緊機(jī)構(gòu)。二.光耦合器---三通或多通耦合器的功能是把一個(gè)輸入的光信號(hào)分配給多個(gè)輸出，或把多個(gè)輸入的光信號(hào)組合成一個(gè)輸出。T形耦合器星形耦合器定向耦合器波分復(fù)用器WDM/解復(fù)用器耦合器類型耦合器基本結(jié)構(gòu)的分類光纖型微器件型波導(dǎo)型波導(dǎo)型耦合器將是耦合器的發(fā)展的主要方向三.光隔離器---二級(jí)管偏振器隔離器的工作原理法拉弟旋轉(zhuǎn)器偏振器反射光阻塞入射光SOP四.光衰減器---電阻1.耦合型光衰減器。它是通過(guò)輸入、輸出光束對(duì)準(zhǔn)偏差的控制來(lái)改變光耦合量的大小，從而達(dá)到改變衰減量的目的。如在光纖對(duì)光纖的準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)中，通過(guò)控制兩根光纖間的距離來(lái)得到不同的衰減。2.反射型光衰減器。它是在玻璃基片上鍍簡(jiǎn)述薄膜作為衰減片。由膜層厚度的不同來(lái)改變反射量的大小，從而達(dá)到改變衰減量的目的。3.吸收型光衰減器。它是采用光學(xué)吸收材料制成衰減片，對(duì)光的作用主要是吸收和透射，其反射量很小。因而光線可垂直入射到衰減片上，從而可簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和工藝，使器件體積和重量變得更小。這種器件具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。五.光開(kāi)關(guān)---開(kāi)關(guān)光開(kāi)關(guān)的種類1.機(jī)械式光開(kāi)關(guān)機(jī)械式光開(kāi)關(guān)是最傳統(tǒng)的光開(kāi)關(guān)。2.液晶光開(kāi)關(guān) 液晶光開(kāi)關(guān)是在硅襯底材料上制作出偏振光束分支波導(dǎo)，再把每個(gè)分支波導(dǎo)交叉點(diǎn)刻蝕成有一定角度的槽，槽內(nèi)裝上折射匹配的液晶，液晶槽下面是電熱器。3.熱光效應(yīng)光開(kāi)關(guān)熱光效應(yīng)光開(kāi)關(guān)是利用加熱光波導(dǎo)，改變光波導(dǎo)的折射率，引起主波導(dǎo)與需要的分支波導(dǎo)間的光耦合，從而實(shí)現(xiàn)光開(kāi)/關(guān)的器件。六光濾波器---濾波器光濾波器（多層介質(zhì)薄膜諧振腔）光濾波器（MZI型）光濾波器（陣列波導(dǎo)光柵AWG）可調(diào)諧光濾波器腔1腔3腔2反射介質(zhì)λ1＋λ2λ1λ2C1C2輸入波導(dǎo)輸出波導(dǎo)陣列波導(dǎo)輸入耦合器輸出耦合器λ1λNλ1…λN第五章光纖傳感技術(shù)及其應(yīng)用光纖傳感器(FOS)光纖傳感器(FOSFiberOpticalSensor)是20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來(lái)的一種基于光導(dǎo)纖維的新型傳感器。它是光纖和光通信技術(shù)迅速發(fā)展的產(chǎn)物，它與以電為基礎(chǔ)的傳感器有本質(zhì)區(qū)別。光纖傳感器用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質(zhì)。因此，它同時(shí)具有光纖及光學(xué)測(cè)量的特點(diǎn)。光纖傳感技術(shù)是伴隨著光通信技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的。光纖傳感器可以這樣定義：一種用來(lái)檢測(cè)光在光纖中傳播時(shí)，因光纖的全部或部分環(huán)節(jié)所在環(huán)境(物理量或化學(xué)量或生物量等)的變化帶來(lái)的光傳輸特性改變的裝置。光纖傳感器的發(fā)展與動(dòng)態(tài)

70年代末，美最先發(fā)表FOS文章1981年美召開(kāi)光纖陀螺會(huì)議1981年英第一屆國(guó)際FOS會(huì)議1984年西德第一屆FOS會(huì)議1986年美第三屆FOS會(huì)議1988年日本第四屆FOS會(huì)議1989年美第五屆FOS會(huì)議2000年意大利第十四屆FOS會(huì)議光纖傳感器的特點(diǎn)光纖傳感器與傳統(tǒng)的各類傳感器相比有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如靈敏度高，抗電磁干擾、耐腐蝕、電絕緣性好，防爆，光路有可撓曲性，便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，耗電少等。光纖傳感器可測(cè)量位移、速度、加速度、液位、應(yīng)變、壓力、流量、振動(dòng)、溫度、電流、電壓、磁場(chǎng)等物理量光纖傳感器技術(shù)是一門(mén)多學(xué)科性科學(xué)，它涉及知識(shí)面廣泛，如纖維光學(xué)、光電技術(shù)、彈性力學(xué)、電磁學(xué)、電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用等。光纖傳感器的原理光纖的結(jié)構(gòu)n1n2n2n1n2纖芯包層涂覆層護(hù)套開(kāi)發(fā)某種目的新型光纖傳惑器時(shí)，首先要掌握關(guān)于光纖本身的基礎(chǔ)知識(shí)光纖傳感器的原理光纖傳光原理——全反射

n1>n2

入射角>θ法線n1n2θ光纖傳感器的原理光纖傳光與數(shù)值孔徑n020

0

n2n1光纖的種類光纖按纖芯和包層材料性質(zhì)非類，有玻璃光纖和塑料光纖兩類；按折射率分有階躍型和梯度型二種按光纖的傳播模式來(lái)分，可分為多模光纖和單模光纖二類。光纖模式及其對(duì)光信號(hào)傳輸?shù)挠绊憂2n1多模階躍光纖nr多模梯度光纖n2n1單模梯度光纖光纖的特性

信號(hào)通過(guò)光纖時(shí)的損耗和色散是光纖的主要特性。傳輸損耗，由材料吸收和雜質(zhì)散射等因素引起。有三個(gè)低損耗窗口：（1）0.85μm附近，損耗2~4dB/km;（2）1.31μm附近，損耗約0.5dB/km;（3）1.55μm附近，損耗約0.2dB/km。色散（Dispersion）：一般包括材料色散、模式色散、波導(dǎo)色散等，引起接收的信號(hào)脈沖展寬，從而限制了信息傳輸速率。光導(dǎo)纖維的主要參數(shù)1.數(shù)值孔徑（NA）2.光纖模式3.傳播損耗上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.數(shù)值孔徑（NA）反映纖芯接收光量的多少，標(biāo)志光纖接收性能。意義：無(wú)論光源發(fā)射功率有多大，只有2θi張角之內(nèi)的光功率能被光纖接受傳播。 大的數(shù)值孔徑：有利于耦合效率的提高。 但數(shù)值孔徑太大，光信號(hào)畸變也越嚴(yán)重。2.光纖模式光波沿光導(dǎo)纖維傳播的途徑和方式 在光導(dǎo)纖維中傳播模式很多對(duì)信息的傳輸是不利的，導(dǎo)致合成信號(hào)的畸變，因此我們希望模式數(shù)量越少越好。階躍型的圓筒波導(dǎo)內(nèi)傳播的模式數(shù)量表示為

希望V小：d不能太大，n2與n1之差很小3.傳播損耗損耗原因：光纖纖芯材料的吸收、散射，光纖彎曲處的輻射損耗等的影響

傳播損耗（單位為dB）式中,I——光纖長(zhǎng)度；a——單位長(zhǎng)度的衰減；I0——光導(dǎo)纖維輸入端光強(qiáng)；I——光導(dǎo)纖維輸出端光強(qiáng)。光纖傳感器結(jié)構(gòu)原理把被測(cè)量的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)的光信號(hào)的裝置光纖傳感器的工作原理，可以歸納為這樣一個(gè)過(guò)程：通過(guò)置于光路中的光調(diào)制器，將一個(gè)攜帶著待測(cè)信息(被測(cè)對(duì)象)的信號(hào)疊加到載波光波上，承載信息的調(diào)制光波在光纖中傳輸，最后由光探測(cè)系統(tǒng)解調(diào)，經(jīng)信號(hào)處理后檢測(cè)出所需要的待側(cè)信號(hào)。光纖傳感器結(jié)構(gòu)原理及分類

1、光纖傳感器結(jié)構(gòu)原理以電為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)傳感器是一種把測(cè)量的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)的電信號(hào)的裝置。它的電源、敏感元件、信號(hào)接收和處理系統(tǒng)以及信息傳輸均用金屬導(dǎo)線連接，見(jiàn)圖(a)。信號(hào)處理電源信號(hào)接收敏感元件（a）傳統(tǒng)傳感器導(dǎo)線光纖信號(hào)處理光接收器敏感元件光發(fā)送器（b）光纖傳感器光纖傳感器則是一種把被測(cè)量的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)的光信號(hào)的裝置。由光發(fā)送器、敏感元件(光纖或非光纖的)、光接收器、信號(hào)處理系統(tǒng)以及光纖構(gòu)成，見(jiàn)圖(b)。由光發(fā)送器發(fā)出的光經(jīng)光纖引導(dǎo)至敏感元件。這時(shí)，光的某一性質(zhì)受到被測(cè)量的調(diào)制，已調(diào)光經(jīng)接收光纖耦合到光接收器，使光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，最后經(jīng)信號(hào)處理得到所期待的被測(cè)量。光纖信號(hào)處理光接收器敏感元件光發(fā)送器（b）光纖傳感器光是一種電磁波，其波長(zhǎng)從極遠(yuǎn)紅外的lmm到極遠(yuǎn)紫外線的10nm。它的物理作用和生物化學(xué)作用主要因其中的電場(chǎng)而引起。因此，討論光的敏感測(cè)量必須考慮光的電矢量E的振動(dòng)，即A——電場(chǎng)E的振幅矢量；ω——光波的振動(dòng)頻率；φ——光相位；t——光的傳播時(shí)間?？梢?jiàn)，只要使光的強(qiáng)度、偏振態(tài)(矢量A的方向)、頻率和相位等參量之一隨被測(cè)量狀態(tài)的變化而變化，或受被測(cè)量調(diào)制，那么，通過(guò)對(duì)光的強(qiáng)度調(diào)制、偏振調(diào)制、頻率調(diào)制或相位調(diào)制等進(jìn)行解調(diào)，獲得所需要的被測(cè)量的信息。

光纖傳感器一般由光源、光纖、光電元件等組成。根據(jù)光纖傳感器的用途和光纖的類型，對(duì)光源一般要提出功率和調(diào)制的要求。常用的光源有激光二極管和發(fā)光二極管。激光二極管具有亮度高，易調(diào)制，尺寸小等優(yōu)點(diǎn)。而發(fā)光二極管具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和溫度對(duì)發(fā)射功率影響小等優(yōu)點(diǎn)。除此之外，還有采用白熾燈等作光源。光纖傳感器與電類傳感器對(duì)比電量電量檢測(cè)電類傳感器被測(cè)參量電纜電類傳感器光源光量檢測(cè)光纖傳感器被測(cè)參量光纖光纖傳感器以機(jī)—電測(cè)量為基礎(chǔ)以光學(xué)測(cè)量為基礎(chǔ)光纖傳感器與電類傳感器對(duì)比

分類內(nèi)容光纖傳感器電類傳感器調(diào)制參量振幅：吸收、反射等相位：偏振…電阻、電容、電感等敏感材料溫-光敏、力-光敏、磁-光敏…溫-電敏、力-電敏、磁-電敏…傳輸信號(hào)光電傳輸介質(zhì)光纖、光纜電線、電纜從對(duì)比可見(jiàn)光纖傳感器與電類傳感器是并行互補(bǔ)的一類新型傳感器光纖傳感器在易燃易爆場(chǎng)合的應(yīng)用控制室光纖各類油罐參數(shù)檢測(cè)壓力容器參數(shù)檢測(cè)核工業(yè)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)煤礦中CH4等參數(shù)檢測(cè)光纖傳感器在高電壓、強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾場(chǎng)合的應(yīng)用控制室光纖高壓變壓器高壓電動(dòng)機(jī)強(qiáng)電磁干擾電氣設(shè)備微波設(shè)備光纖傳感器在實(shí)時(shí)－在線檢測(cè)中的應(yīng)用取樣送檢樣品光譜儀被測(cè)物傳統(tǒng)光譜儀物質(zhì)成分檢測(cè)光纖光纖光譜儀被測(cè)物光纖光譜儀物質(zhì)成分檢測(cè)光纖光譜儀在線檢測(cè)CH4傳統(tǒng)分布測(cè)量光纖傳感技術(shù)在分布測(cè)量中的應(yīng)用

（時(shí)域變換技術(shù)）檢測(cè)儀表S1S2S3Sn電纜OTDR技術(shù)用于分布檢測(cè)光纖傳感技術(shù)在分布測(cè)量中的應(yīng)用

（時(shí)域變換技術(shù)）光纖S1T1S2T2S3T3SnTn傳感器光學(xué)現(xiàn)象被測(cè)量光纖分類干涉型相位調(diào)制光纖傳感器干涉（磁致伸縮）干涉（電致伸縮）Sagnac效應(yīng)光彈效應(yīng)干涉電流、磁場(chǎng)電場(chǎng)、電壓角速度振動(dòng)、壓力、加速度、位移溫度SM、PMSM、PMSM、PMSM、PMSM、PMaaaaa

非

干

涉

型

強(qiáng)度調(diào)制光纖溫度傳感器遮光板遮斷光路半導(dǎo)體透射率的變化熒光輻射、黑體輻射光纖微彎損耗振動(dòng)膜或液晶的反射氣體分子吸收光纖漏泄膜溫度、振動(dòng)、壓力、加速度、位移溫度溫度振動(dòng)、壓力、加速度、位移振動(dòng)、壓力、位移氣體濃度液位MMMMMMSMMMMMMMbbbbbbb偏振調(diào)制光纖溫度傳感器法拉第效應(yīng)泡克爾斯效應(yīng)雙折射變化光彈效應(yīng)電流、磁場(chǎng)電場(chǎng)、電壓、溫度振動(dòng)、壓力、加速度、位移SMMMSMMMb,abbb頻率調(diào)制光纖溫度傳感器多普勒效應(yīng)受激喇曼散射光致發(fā)光速度、流速、振動(dòng)、加速度氣體濃度溫度MMMMMMcbb注：MM多模；SM單模；PM偏振保持；a,b,c功能型、非功能型、拾光型光纖傳感器的分類光纖傳感器的組成與分類功能型（全光纖型）光纖傳感器非功能型（或稱傳光型）光纖傳感器拾光型光纖傳感器

1）功能型（全光纖型）光纖傳感器利用對(duì)外界信息具有敏感能力和檢測(cè)能力的光纖(或特殊光纖)作傳感元件，將“傳”和“感”合為一體的傳感器。光纖不僅起傳光作用，而且還利用光纖在外界因素(彎曲、相變)的作用下，其光學(xué)特性(光強(qiáng)、相位、偏振態(tài)等)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)“傳”和“感”的功能。因此，傳感器中光纖是連續(xù)的。由于光纖連續(xù)，增加其長(zhǎng)度，可提高靈敏度。信號(hào)處理光受信器光纖敏感元件光發(fā)送器

2）非功能型（或稱傳光型）光纖傳感器光纖僅起導(dǎo)光作用，只“傳”不“感”，對(duì)外界信息的“感覺(jué)”功能依靠其他物理性質(zhì)的功能元件完成。光纖不連續(xù)。此類光纖傳感器無(wú)需特殊光纖及其他特殊技術(shù)，比較容易實(shí)現(xiàn)，成本低。但靈敏度也較低，用于對(duì)靈敏度要求不太高的場(chǎng)合。信號(hào)處理光受信器敏感元件光發(fā)送器光纖3）拾光型光纖傳感器用光纖作為探頭，接收由被測(cè)對(duì)象輻射的光或被其反射、散射的光。其典型例子如光纖激光多普勒速度計(jì)、輻射式光纖溫度傳感器等。被測(cè)對(duì)象信號(hào)處理光受信器光發(fā)送器光纖耦合器光纖傳感器的光源光纖傳感器的光源的要求光纖傳感器的光源的分類光纖傳感器的光源的要求由于光纖傳感器中光纖細(xì)而長(zhǎng)，若使光波能在其中正常傳播，并滿足測(cè)量要求，則對(duì)光源的結(jié)構(gòu)與性能有一定要求：(1)由于光纖傳感器結(jié)構(gòu)所限，要求光源的體積小，便于與光纖耦合；(2)光源要有足夠的亮度，以提高傳感器輸出的光功率；(3)光源發(fā)出的光波長(zhǎng)應(yīng)適合，以減少光波在光纖中傳閉時(shí)的能量損耗；(4)光源工作時(shí)穩(wěn)定性好、噪聲小，能在室溫下連續(xù)長(zhǎng)期工作；(5)光源要便于維護(hù)，使用方便。光纖傳感器的光源的分類非相干光源包括白幟光源與發(fā)光二極管；相干光源包括各種激光器：半導(dǎo)體激光器、氦氖激光器、固體激光器在大多數(shù)光纖傳感器中希望使用相干光源。光纖傳感器用光探測(cè)器光纖傳感器用光探測(cè)器的要求光纖傳感器用光探測(cè)器的分類光纖傳感器用光探測(cè)器的要求(1)線性好，按比例地將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；(2)靈敏度高，能敏感微小的輸入光信號(hào)，并輸出較大的電信號(hào)；(3)響應(yīng)頻帶寬、響應(yīng)運(yùn)度快，動(dòng)態(tài)特性好；(4)性能穩(wěn)定，噪聲小等。光纖傳感器用光探測(cè)器的分類光電二極管光敏電阻光電池光調(diào)制技術(shù)按照調(diào)制方式分類，光調(diào)制可以分為強(qiáng)度調(diào)制、偏振調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制和波長(zhǎng)調(diào)制等。光的調(diào)制過(guò)程就是將一攜帶信息的信號(hào)疊加到載波光波上；完成這一過(guò)程的器件叫做調(diào)制器。在光纖傳感器中，光的解調(diào)過(guò)程通常是將載波光攜帶的信號(hào)轉(zhuǎn)換成光的強(qiáng)度變化，然后由光電探測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。1）強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器可以概括為：通過(guò)檢測(cè)被測(cè)對(duì)象所引起的光強(qiáng)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象的監(jiān)測(cè)和控制。主要分為光源、調(diào)制區(qū)、光探測(cè)器三大部分優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，成本低。缺點(diǎn)：受光源強(qiáng)度波動(dòng)和連接器損耗變化等影響較大。傳感過(guò)程實(shí)際上分為兩個(gè)階段使被測(cè)對(duì)象與光強(qiáng)度調(diào)制器發(fā)生相互作用；進(jìn)而把信號(hào)傳遞給載波光波，并進(jìn)行探測(cè)。強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器的特點(diǎn)是：技術(shù)上比較容易實(shí)現(xiàn)，所采用光纖多為光通信用多模光纖而相關(guān)的光纖接頭和耦合器等部件國(guó)內(nèi)已有產(chǎn)品供應(yīng)。

2）偏振調(diào)制光纖傳感器在許多光學(xué)系統(tǒng)中，尤其是包含有單模光纖的系統(tǒng)中，光波的偏振特性起著重要作用。理解光纖系統(tǒng)中的偏振現(xiàn)象是討論光纖偏振元件和傳感器的中心問(wèn)題。許多物理效應(yīng)都會(huì)影響或改變光的偏振狀態(tài)。光纖傳感器中的偏振調(diào)制器普通采用的物理效應(yīng)有旋光效應(yīng)、磁光效應(yīng)、普克爾效應(yīng)、克爾效應(yīng)及光彈效應(yīng)等偏振調(diào)制光纖傳感器是一種利用光偏振態(tài)變化來(lái)傳遞被測(cè)對(duì)象信息的傳感器。有利用光在磁場(chǎng)中媒質(zhì)內(nèi)傳播的法拉第效應(yīng)做成的電流、磁場(chǎng)傳感器；利用光在電場(chǎng)中的壓電晶體內(nèi)傳播的克爾效應(yīng)做成的電場(chǎng)、電壓傳感器；利用物質(zhì)的光彈效應(yīng)構(gòu)成的壓力、振動(dòng)或聲傳感器；利用光纖的雙折射性構(gòu)成溫度、壓力、振動(dòng)等傳感器。這類傳感器可以避免光源強(qiáng)度變化的影啊，因此靈敏度高。3）頻率調(diào)制光纖傳感器是一種利用單色光射到被測(cè)物體上反射回來(lái)的光的頻率發(fā)生變化來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的傳感器。有利用運(yùn)動(dòng)物體反射光和散射光的多普勒效應(yīng)的光纖速度、流速、振動(dòng)、壓力、加速度傳感器利用物質(zhì)受強(qiáng)光照射時(shí)的喇曼散射構(gòu)成的測(cè)量氣體濃度或監(jiān)測(cè)大氣污染的氣體傳感器；利用光致發(fā)光的溫度傳感器等。4）相位調(diào)制傳感器相位調(diào)制是光纖傳感中最重要的傳感技術(shù)，其基本的傳感機(jī)理是，在待測(cè)場(chǎng)能量的作用下，使光纖中傳播的光波發(fā)生相位變化，再以干涉測(cè)量技術(shù)把相位變化變換為振幅變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物理量的撿測(cè)。通常有利用光彈效應(yīng)的聲、壓力或振動(dòng)傳感器；利用磁致伸縮效應(yīng)的電流、磁場(chǎng)傳感器；利用電致伸縮的電場(chǎng)、電壓傳感器以及利用光纖賽格納克（Sagnac）效應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角速度傳感器（光纖陀螺）等。這類傳感器的靈敏度很高。但由于須用特殊光纖及高精度檢測(cè)系統(tǒng)，因此成本高。

５）波長(zhǎng)分布(顏色調(diào)制)傳感器光纖傳感器中的顏色調(diào)制，主要是利用傳感探頭的光頻譜特性隨外界物理量變化的性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。可以作成各種光纖傳感器來(lái)檢測(cè)物質(zhì)的種類、濃度等化學(xué)量。通常的測(cè)試方法為；通過(guò)測(cè)量物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)時(shí)放出的光，以及光入射到某種物質(zhì)上時(shí)反射、折射光和透射光的強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的變化情況，可以得到組成物質(zhì)的原子、分子的固有結(jié)構(gòu)圖案，即物質(zhì)的發(fā)光光譜、吸收光譜等。對(duì)光譜進(jìn)行測(cè)量和分析，可以研究材料的化學(xué)性質(zhì)，這種光譜分析是化學(xué)分析的重要內(nèi)容之一．

傳感信號(hào)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)0～10mA0～5V光／電變換計(jì)算機(jī)電阻電容光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)光纖·傳輸量大·傳輸距離遠(yuǎn)·不怕電磁干擾·接口方式齊全電感電脈沖光參量光纖轉(zhuǎn)速傳感器非接觸測(cè)量方式LEDPIN光纖光纖流量發(fā)訊器光纖負(fù)壓報(bào)警器光纖液位變送器點(diǎn)式光纖液位傳感器適用于高、低液位報(bào)警密封加油控制LEDPIN液體LEDPIN液體光纖液位傳感器光纖溫度傳感器阻光型LEDPIN光纖砷化鎵片光纖T1<T2<T3T2IT3T1LEDλ

光纖溫度傳感器折光型LEDPINn1n2n2'隨溫度變化n2'光纖高溫溫度傳感器光譜型PIN1PIN2濾波器1智能儀表濾波器2光纖高溫爐黑體輻射腔藍(lán)寶石光纖光纖溫度傳感器示意框圖光纖陀螺（FOG）的原理Sagnac效應(yīng)

FOG工程測(cè)量

模擬實(shí)驗(yàn)裝置光纖氣體成分傳感器R,θ光纖傳感頭參考頻率LEDPIN鎖相放大器混氣室N2O2流量計(jì)光纖化學(xué)成分傳感器R,θ光纖傳感頭參考頻率LEDPIN鎖相放大器tI光纖光譜傳感器光源出口待測(cè)氣體white室探測(cè)器信號(hào)處理光纖傳感器的發(fā)展趨勢(shì)光纖傳感器具有很多的優(yōu)點(diǎn)，是對(duì)以電為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)傳感器的革命性變革，發(fā)展前景是極其光明的。但是，目前光纖傳感器的成本較高,在這方面仍面臨著傳統(tǒng)傳感器的挑戰(zhàn)，存在著與傳統(tǒng)傳感器和其它新型傳感器的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。為此，有必要說(shuō)明光纖傳感器的可能發(fā)展趨勢(shì)：①當(dāng)前應(yīng)以傳統(tǒng)傳感器無(wú)法解決的問(wèn)題作為光纖傳感器的主要研究對(duì)象。②集成化光纖傳感器。③多功能全光纖控制系統(tǒng)。④充分發(fā)揮光纖的低傳輸損耗特性，發(fā)展遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。⑤開(kāi)辟新領(lǐng)域。光纖陀螺是一種慣導(dǎo)器件，它的應(yīng)用非常廣泛，各種工具的導(dǎo)航如宇宙飛船、飛機(jī)、導(dǎo)彈、艦船、各種車輛、機(jī)器人等，雷達(dá)的方位測(cè)量和控制，鉆井的動(dòng)態(tài)檢測(cè)等，凡需精確確定角度坐標(biāo)的情況都可以應(yīng)用。光纖陀螺沒(méi)有機(jī)械陀螺的高旋轉(zhuǎn)部件,也沒(méi)有激光陀螺的閉鎖效應(yīng),它自上世紀(jì)七十年代出現(xiàn)以來(lái),以其體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、啟動(dòng)速度快等優(yōu)點(diǎn),受到各國(guó)科技界的普遍重視。隨著保偏光纖、光源、集成光路多功能芯片的技術(shù)指標(biāo)和信息處理技術(shù)的不斷提高，又使光纖陀螺的性能提高到新的水平，更進(jìn)一步證實(shí)了光纖陀螺的技術(shù)優(yōu)勢(shì)光纖陀螺光纖陀螺的主要類型光纖陀螺(FiberOpticGyroscope)是利用光學(xué)效應(yīng)測(cè)量旋轉(zhuǎn)角速度的一種光學(xué)傳感器。根據(jù)它對(duì)光波進(jìn)行相位或頻率的調(diào)制，可分為干涉型（I-FOG）、諧振型（R-FOG）和布里淵散射型（B-FOG）。1.干涉型光纖陀螺（I-FOG）即第一代光纖陀螺，也是發(fā)展較為完善的一類，目前應(yīng)用最廣泛。干涉型光纖陀螺實(shí)質(zhì)上是一個(gè)Sagnac干涉儀[2]，其工作原理示意圖如圖1.1所示。由光源發(fā)出的一束光經(jīng)耦合器后分成兩束光，分別由光纖環(huán)的兩端輸入，耦合進(jìn)光纖環(huán)，并在光纖環(huán)內(nèi)相向傳播，由于光纖環(huán)圍繞垂直于環(huán)面的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，引起在光纖環(huán)內(nèi)相向傳播的兩束光之間相位差變化ΦS（稱為Sagnac相移），因此，在光纖環(huán)內(nèi)相向傳播的這兩光束，最后在耦合器（Y分支波導(dǎo)集成光學(xué)芯片）處會(huì)合，發(fā)生干涉。Sagnac相移ΦS和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度Ω之間的關(guān)系由下式確定:式中，L為光纖環(huán)總長(zhǎng)度，D為光纖環(huán)直徑，為工作波長(zhǎng)，C為真空中光速，Ω為角速度。2.諧振型光纖陀螺儀（R-FOG）諧振型光纖陀螺儀屬于第二代光纖陀螺，它采用了高相干性光源，理論上的檢測(cè)精度高于干涉型光纖陀螺，諧振型光纖陀螺的構(gòu)成如圖諧振型光纖陀螺的工作原理是：利用單模光纖構(gòu)成環(huán)型諧振腔，當(dāng)陀螺儀旋轉(zhuǎn)時(shí)，諧振型光纖陀螺諧振器內(nèi)的順、逆時(shí)針?lè)较騻鞑ス庥捎谵D(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生諧振頻率差別，利用該頻差來(lái)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角速度。集成光學(xué)陀螺3.受激布里淵散射光纖陀螺儀（B-FOG）受激布里淵散射光纖陀螺屬于第三代光纖陀螺，它是基于光學(xué)非線性效應(yīng)的受激布里淵散射而提出的。受激布里淵散射是一種能在光纖內(nèi)發(fā)生的非線性過(guò)程。受激布里淵散射光纖陀螺的構(gòu)成如圖所示：當(dāng)光纖環(huán)中傳輸?shù)墓鉂M足受激布里淵散射的閾值條件時(shí)，分別產(chǎn)生兩束后向散射Stokes光，這兩束以相反方向傳播的Stokes散射光分別沿著與泵浦光相反的方向經(jīng)過(guò)第二個(gè)耦合器后在第一個(gè)耦合器處相遇并進(jìn)行拍頻，記為，拍頻由Sagnac效應(yīng)決定，所以我們可以通過(guò)檢測(cè)F來(lái)求得輸入角速度，它們之間的關(guān)系式如下：p是光纖環(huán)的周長(zhǎng)，

干涉儀式光纖陀螺儀按光路組成可以分為：消偏型全光纖保偏型集成光學(xué)型光纖陀螺儀分類美國(guó)1976年美國(guó)猶他大學(xué)提出光纖陀螺的概念并首先研制出試驗(yàn)裝置九十年代開(kāi)始低、中精度的光纖陀螺開(kāi)始應(yīng)用于飛機(jī)航姿系統(tǒng)、導(dǎo)彈姿態(tài)與航向參考系統(tǒng)、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈慣導(dǎo)系統(tǒng)和GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)等。九十年代開(kāi)始精度迅速提高，每五年提高一個(gè)數(shù)量級(jí)光纖陀螺儀發(fā)展?fàn)顩r日本1991年用于日產(chǎn)汽車作為速度傳感器用于汽車組合導(dǎo)航俄羅斯全光纖型集成光學(xué)型

光纖陀螺的互易性光在線性介質(zhì)中傳播的互易性是光纖陀螺能實(shí)際應(yīng)用的前提

1、裝置的互易性同光路同模式同偏振態(tài)

干涉式光纖陀螺分類光纖陀螺按光路系統(tǒng)可分為全光纖陀螺和集成光學(xué)光纖陀螺

1．全光纖陀螺全光纖陀螺是指構(gòu)成光纖陀螺光路的所有器件都由光纖構(gòu)成，并串接在一根光纖上，即由光源到探測(cè)器組成一個(gè)光纖閉環(huán)光路。

干涉式光纖陀螺分類2．集成光學(xué)光纖陀螺集成光學(xué)光纖陀螺，利用集成光學(xué)波導(dǎo)技術(shù)，將光纖陀螺用的功能器件，包括分路器、偏振器和調(diào)制器都集成在一塊鈮酸鋰波導(dǎo)芯片上，使光纖陀螺的光路系統(tǒng)簡(jiǎn)化成由光源、探測(cè)器、光纖圈及波導(dǎo)芯片構(gòu)成。

光纖器件介紹光纖陀螺按光路系統(tǒng)可分為全光纖陀螺和集成光學(xué)光纖陀螺

1．光源半導(dǎo)體激光器（LD）發(fā)光二極管（LED）超輻射發(fā)光二極管（SLD）

摻鉺光纖光源2．探測(cè)器PIN光電二極管作為光纖陀螺光路系統(tǒng)的接收器件光纖器件介紹光纖陀螺按光路系統(tǒng)可分為全光纖陀螺和集成光學(xué)光纖陀螺

3．光纖定向耦合器光纖器件介紹4．光纖偏振器光纖偏振器在光纖陀螺干涉光路中發(fā)揮起偏器和檢偏器的作用可分為：（1）一種是利用光纖小直徑彎曲時(shí)引起偏振分量損耗差制成的光纖圈型偏振器；（2）研磨光纖包層直至幾乎將纖芯裸露，再將此研磨面鍍以金屬或雙折射晶體，而制成的研磨型光纖偏振器。光纖器件介紹5．光纖消偏器消偏器是一種造成非偏振態(tài)光的光纖器件

光纖器件介紹6．光纖及光纖圈通常使用的光纖，要求損耗低并具有良好的物理性能和機(jī)械性能

光纖器件介紹7.集成光學(xué)芯片光纖陀螺用的多功能集成光學(xué)芯片（IOC）是利用鈦擴(kuò)散技術(shù)和質(zhì)子交換技術(shù)，將偏振器、分束／合束器和相位調(diào)制器都集成在LiNbO3晶片上。基片的準(zhǔn)備:27×6×1的鈮酸鋰基片。首先將基片按照下述過(guò)程進(jìn)行清洗：甲苯浸泡→去離子水沖洗→丙酮超聲→乙醇超聲→去離子水沖洗→烘干基片表面。鍍鋁:使用磁控濺射機(jī)對(duì)進(jìn)行過(guò)清洗和烘干的鈮酸鋰基片鍍鋁勻膠與曝光

顯影與腐蝕

質(zhì)子交換與退火:設(shè)備為擴(kuò)散爐端面研磨與剖光:用280#金剛砂進(jìn)行粗磨，直至陪片和波導(dǎo)片的端面都已磨到，三個(gè)片子的端面都在同一平面上→用302#金剛砂研磨至少1個(gè)小時(shí)→用304#金剛砂研磨至少1個(gè)小時(shí)→用5μ研磨膏拋光約30分鐘→用3μ研磨膏拋光約30分鐘→用1.5μ研磨膏拋光約30分鐘→用0.5μ研磨膏拋光約30分鐘。通光測(cè)試:由于波長(zhǎng)1.3μ的紅外光肉眼是無(wú)法觀察到的，為了方便光路的調(diào)整，本文首先采用了波長(zhǎng)632.8nm的氦氖激光器做為光源進(jìn)行通光測(cè)試。下圖為通光測(cè)試的原理圖。首先將氦氖激光器出射的光用透鏡耦合法耦合至光纖中，然后將光纖和波導(dǎo)安裝在精密對(duì)準(zhǔn)儀上，利用水平和垂直兩個(gè)CCD攝像頭通過(guò)顯示器觀察光纖與片子上條波導(dǎo)的相對(duì)位置，通過(guò)仔細(xì)調(diào)整進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，將光纖出射的光耦合至波導(dǎo)中，經(jīng)過(guò)波導(dǎo)傳輸后，在接收屏上可以觀察到光斑。通光實(shí)驗(yàn)時(shí)所使用的光纖必須保證端面整齊、干凈。將波長(zhǎng)632.8nm的氦氖激光器更換為波長(zhǎng)1.3μm的LD激光器，在波導(dǎo)的出射端用紅外接收靶進(jìn)行接收，仔細(xì)調(diào)整紅外接收靶的位置，觀察到的近場(chǎng)光斑如圖集成光學(xué)陀螺集成光學(xué)陀螺是光纖陀螺和激光陀螺的進(jìn)一步小型化，微型化。與光纖陀螺和激光陀螺相比，集成光學(xué)陀螺用集成在芯片上的環(huán)形波導(dǎo)取代光纖陀螺的光纖環(huán)和由分立元件組成的環(huán)型激光諧振腔，因而具有體積小、重量輕的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺相比，集成光學(xué)陀螺大大減少了活動(dòng)部件，因此，它可以承受更大的沖擊力，能夠抗更大的振動(dòng)，具有高可靠性。集成光學(xué)陀螺

LaserC1C3C4C2CWCCWAO2AO1PRRD2D1集成光學(xué)陀螺是在光波導(dǎo)基片上，實(shí)現(xiàn)包括窄帶線寬激光器、3dB分束器、聲表面波聲光移頻器,低損耗環(huán)形諧振器在內(nèi)的功能元件的集成化，用聲表面波聲光移頻技術(shù)對(duì)Sagnac相移(頻差)，進(jìn)行跟蹤與測(cè)量，實(shí)現(xiàn)IOG閉環(huán)檢測(cè).環(huán)形諧振器是集成光學(xué)陀螺的核心敏感部件，其性能直接影響光學(xué)陀螺系統(tǒng)的性能，是此種陀螺設(shè)計(jì)與制造的關(guān)鍵技術(shù)。環(huán)形諧振器C為定向耦合器，如果光從P1輸入，則被耦合進(jìn)P4。環(huán)繞一周后經(jīng)P2一部分光將被耦合進(jìn)P3，另一部分進(jìn)入P4，從而形成光的閉合回路。在穩(wěn)定狀態(tài)下，從P1-P3和P2-P4光將會(huì)達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài)，即諧振狀態(tài)。當(dāng)環(huán)中的諧振建立起來(lái)時(shí),定向耦合器的作用就是補(bǔ)償由于耦合器的插入損耗,波導(dǎo)損耗造成的能量損失。

環(huán)形諧振器設(shè)計(jì)考慮諧振型光學(xué)陀螺中，由光探測(cè)器散粒噪聲決定的極限靈敏度[]滿足下式：對(duì)諧振器我們只能對(duì)諧振器性能參數(shù)精細(xì)度F與諧振器面積進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了追求高極限靈敏度，要求腔面積和諧振腔精細(xì)度F要盡可能大，但為了集成化和微型化的要求，腔面積不宜過(guò)大，要適當(dāng)選取，所以為提高限靈敏度我們要提高精細(xì)度F值

由上式可知在n確定后FSR只由來(lái)確定，F(xiàn)由和k來(lái)確定，F(xiàn)與k為反比關(guān)系，同時(shí)k通過(guò)硅基PLC技術(shù)可精確控制，即腔性能很大的依賴于諧振環(huán)總傳輸損耗，而諧振環(huán)總傳輸損耗由直波導(dǎo)的傳輸損耗，圓弧波導(dǎo)損耗和定向耦合器的損耗構(gòu)成關(guān)于可用于集成光學(xué)陀螺的波導(dǎo)諧振器，已經(jīng)有廣泛的研究。早期的研究主要是聚合物環(huán)形波導(dǎo)和玻璃基離子交換環(huán)形波導(dǎo)諧振器，最近見(jiàn)諸報(bào)道的有聚合物環(huán)形波導(dǎo)和硅基環(huán)形光波導(dǎo)諧振器。其中聚合物基波導(dǎo)和玻璃基離子交換波導(dǎo)的傳播損耗目前已經(jīng)分別達(dá)到0．05dB／cm和0．1dB／cm的水平，而近年來(lái)化學(xué)氣相沉積工藝的進(jìn)步使硅基光波導(dǎo)的傳播損耗大大降低，再者由于其工藝成熟和便于集成，因而硅基光波導(dǎo)被認(rèn)為是集成光學(xué)陀螺的首選材料。目前硅基光波導(dǎo)的傳播損耗已經(jīng)降到0．024dB／cm的水平,1991年，J．Bismuth等人報(bào)道他們用PECVD法制作的硅基波導(dǎo)諧振器，波導(dǎo)諧振器在扣除測(cè)試光源的譜寬影響后，精細(xì)度達(dá)到100左右，這是見(jiàn)諸報(bào)道的波導(dǎo)諧振器精細(xì)度的最高水平。這樣精細(xì)度的諧振器，已經(jīng)基本滿足諧振式集成光學(xué)陀螺的要求。為進(jìn)一步提高陀螺的分辨率，還需要進(jìn)一步降低損耗，提高精細(xì)度.環(huán)形諧振器材料考慮國(guó)外發(fā)展概況

國(guó)外從20世紀(jì)80年代就已經(jīng)開(kāi)始了集成光學(xué)環(huán)形波導(dǎo)的研究，并預(yù)言其在陀螺上的應(yīng)用。早在1983年，美國(guó)Northrop公司的A．Lawrence提出微光陀螺的概念并于1988年獲得微光陀螺的專利。1990年美國(guó)導(dǎo)航學(xué)會(huì)的技術(shù)會(huì)議，Northrop公司報(bào)道了他們的微光陀螺樣機(jī)在Northrop之后，一些研究機(jī)構(gòu)陸續(xù)提出基于環(huán)形波導(dǎo)的無(wú)源諧振式集成光學(xué)陀螺的實(shí)現(xiàn)方案。這些研究機(jī)構(gòu)包括：Honeywell與Minnesota大學(xué)，RiceSystem與Lacent，Intellisense，美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，以及日本的NIT公司和東京大學(xué)。他們研制出微型集成光學(xué)陀螺樣機(jī)，并驗(yàn)證了系統(tǒng)方案，并逐漸形成產(chǎn)品。2000年，日本提出硅基的單片集成微光陀螺。目前見(jiàn)諸報(bào)道的，接近工程化和產(chǎn)品化的微型集成光學(xué)陀螺方案是InteUisense公司的小型的低成本的抗振動(dòng)集成光學(xué)陀螺(VlGOR)。1990年Northrop微光陀螺樣機(jī)它在玻璃襯底上，采用離子交換技術(shù)形成環(huán)形波導(dǎo)諧振腔，窄帶激光光源通過(guò)耦合器在諧振器中產(chǎn)生正反時(shí)針?lè)较?CW、CCW)的兩束激光。襯底上部分沉積一層ZnO介質(zhì)，集成兩個(gè)表面聲波移頻器，以將轉(zhuǎn)動(dòng)角速度轉(zhuǎn)換成頻率差而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)輸出。2000年日本提出硅基的單片集成微光陀螺在si基襯底除集成環(huán)形波導(dǎo)諧振腔和定向耦合器，研究者們已進(jìn)行陀螺的開(kāi)環(huán)演示實(shí)驗(yàn)并給出試驗(yàn)結(jié)果。Intellisense公司的VlGOR樣機(jī)加工工藝的選取

為了防止芯層中的導(dǎo)波光信號(hào)泄漏到高折射率的硅襯底中，要求包層厚度在10到15μm之間，由于Si的熱膨脹系數(shù)(2.5×10-6/0C)與SiO2的熱膨脹系數(shù)(3.5×10-7/0C)相差很大,在硅片上沉積厚純SiO2時(shí)很容易產(chǎn)生龜裂。因此,龜裂和析晶等問(wèn)題是目前硅基片上生長(zhǎng)厚SiO2的主要難點(diǎn)。

SiO2光波導(dǎo)的制作工藝主要有兩種：一是與光纖制作技術(shù)相類似的火焰水解沉積法(FHD)，二是半導(dǎo)體工藝中的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，PECVD）法，由于FHD設(shè)備和技術(shù)本身的復(fù)雜性以及PECVD工藝的成熟性，綜合調(diào)研結(jié)果我們采用了專用PECVD設(shè)備制作波導(dǎo)層。工藝流程:（1)采用熱氧化法制備二氧化硅下包層。（2)用PECVD沉積芯層：在PECVD生長(zhǎng)室進(jìn)行SiO2薄膜Ge摻雜，（3)制作掩模。（4)光刻。（5)RIE刻蝕。(6)用PECVD沉積上包層。(7）退火工藝。謝謝！光纖傳感器的應(yīng)用

（一）溫度的檢測(cè)光纖溫度傳感器有功能型和傳光型兩種。1、遮光式光纖溫度計(jì)下圖為一種簡(jiǎn)單的利用水銀柱升降溫度的光纖溫度開(kāi)關(guān)?？捎糜趯?duì)設(shè)定溫度的控制，溫度設(shè)定值靈活可變

1234水銀柱式光纖溫度開(kāi)關(guān)1浸液2自聚焦透鏡3光纖4水銀下圖為利用雙金屬熱變形的遮光式光纖溫度計(jì)。當(dāng)溫度升高時(shí)，雙金屬片的變形量增大，帶動(dòng)遮光板在垂直方向產(chǎn)生位移從而使輸出光強(qiáng)發(fā)生變化。這種形式的光纖溫度計(jì)能測(cè)量10℃～50℃的溫度。檢測(cè)精度約為0.5℃。它的缺點(diǎn)是輸出光強(qiáng)受殼體振動(dòng)的影響，且響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，一般需幾分鐘。

光源接收熱雙金屬式光纖溫度開(kāi)關(guān)121遮光板2雙金屬片2、透射型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器當(dāng)一束白光經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體晶體片時(shí)，低于某個(gè)特定波長(zhǎng)λg的光將被半導(dǎo)體吸收,而高于該波長(zhǎng)的光將透過(guò)半導(dǎo)體。這是由于半導(dǎo)體的本征吸收引起的,λg稱為半導(dǎo)體的本征吸收波長(zhǎng)。電子從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶引起的吸收稱為本征吸收。當(dāng)一定波長(zhǎng)的光照射到半導(dǎo)體上時(shí),電子吸收光能從價(jià)帶躍遷入導(dǎo)帶,顯然,要發(fā)生本征吸收,光子能量必須大于半導(dǎo)體的禁帶寬度Eg，即因λ＝c/v，則產(chǎn)生本征吸收條件h——普朗克常數(shù)；v——光頻率因此，對(duì)于波長(zhǎng)大于λg的光，能透過(guò)半導(dǎo)體，而波長(zhǎng)小于λg的光將被半導(dǎo)體