第2章光纤基本概念祥解.pptVIP

光纤智能材料与结构第二章 光纤基础 光纤基础 光纤 (Optic Fiber)光导纤维的简称 1966年, 英国籍华人高锟(光纤之父,2009或诺贝尔物 理学奖)和Hockham发现玻璃可以制成光导纤维。 1970年，由美国贝尔、英国电信研究所和美国康宁 玻璃公司联合研究，研制成功了衰减为20dB/km 的光 纤。目前工作在1.55μm波长的石英光纤损耗只有 0.2dB/km. 中国”光纤之父”赵梓森于1979年拉制出来我国第一 根具有实用价值，每公里衰耗只有4分贝的光纤。 光纤基础 光纤基础 光纤基础 光纤的色散 色散 复色光被分解为单色 光，而形成光谱的现象，称为 “色散”。如一细束阳光可被棱镜 分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、 紫七色光。 光纤色散---输入的光脉冲在 光纤传输过程中，由于光波的群 速度不同而出现的脉冲展宽现 象。 相对视见率： 不同波长的光对人眼的视觉灵敏度。 正常视力的观察者，对波长5.5×10-7米的黄绿色光最敏感，视见率=1 ；而对紫外光和红外光，则无视力感觉，视见率=0 ；其他波长的可见光的视见率均小于1。 红：R（610nm-640nm）；黄：Y（580nm-595nm） 蓝：B（455nm-490nm）；蓝绿：C（490nm-515nm） 绿：G（501nm-540nm）；紫：P（380nm-410nm） 黄绿：K（560nm-580nm） 激光器的基本结构 八 光纤传感器 光纤传感器是以光纤为媒介，用来检测光在光纤中传播时，因光纤的全部或部分环节所在环境(物理量、化学量或生物量等)的变化带来光传输特性改变的装置。 八 光纤传感器 光纤传感器分类 从测量类型来分，光纤传感器一般可分为两大类： 一类是功能型传感器(Function Fiber Optic Sensor)，又称FF型光纤传感器，利用光纤本身的特性， 把光纤作为敏感元件，所以又称传感型光纤传感器； 另一类是非功能传感器(Non-Function Fiber Optic Sensor)，又称NF型光纤传感器，是利用其他敏感 元件感受被测量的变化，光纤仅作为光的传输介质，用 以传输来自远处或难以接近场所的光信号，因此，也称 传光型光纤传感器。 光纤传感器 光纤传感器分类 从光纤传感器的传感机理来看，可分为光强调制型、光频率调制型、光相位调制型、偏振调制型和光波长调制型五种。 (1) 光强调制型光纤传感器 光强调制在光纤传感技术是相对简单，用得最广泛的一种方法。基本原理是利用外界信号（被测量）的扰动改变光纤中光的强度，再通过测量输出光强度的变化来实现对外界信号的测量。进行调制。 光纤传感器 光纤传感器分类 (2) 光频率调制型光纤传感器 光频率调制指，被测量对光纤中传输的光波频率进行调制，频率偏移反映被测量的变化。 (3) 光相位调制型光纤传感器 光相位调制是指，外界信号按一定的规律使光纤中的光波相位发生相应变化，通过光相位的变化来反映被测量的变化。 光纤传感器 光纤传感器分类 (4) 光偏振调制型光纤传感器 光偏振调制是指，外界信号通过一定的方式使光纤中光 波的的偏振面发生、规律性偏转或产生双折射，从而导致光 的偏振特性改变，通过检测光偏振状态来检测被测量的变化。 (5) 光波长调制型光纤传感器 外界信号通过选频、滤波等方式，改变光纤中传输的光 波长，测量波长变化即可检测到外界信号的变化。 八 光纤传感器 光的调制就是使光的参量（强度、相位、偏振、频率和波长等）按一定规律发生变化的过程。解调是调制的逆过程，从已调制的光信号中提取信息。 光的调制和解调可分为：强度、相位、偏振、频率和波长等方式。 光的调制过程就是将一携带信息的信号叠加到载波光波上；完成这一过程的器件叫做调制器。 光纤传感器 1 强度调制与解调 光纤传感器中光强度调制是被测对象引起载波光强度变化，从而实现对被测对象进行检测的方式。光强度变化可以直接用光电探测器进行检测。 光纤传感器 光纤传感器 光纤传感器 光纤液位传感器 3 光照度：