《光电检测技术》第九章 光导纤维与光纤传感器.ppt

第九章第九章光导纤维与光纤传感器光导纤维与光纤传感器 光导纤维基础知识 光纤的结构纤芯包层外套纤芯: 多为石英玻璃或塑料,直径为 5~150 μ m. 折射率 n 1 包层: 直径为 100~200 μ m, 也为玻璃或塑料但折射率低于纤芯. 折射率 n 2 外套: 用于提高光纤的机械强度,保护光纤,其折射率大于纤芯的折射率 n 2 <n 1 纤芯包层Φ125μm 涂覆层Φ250μm 涂覆层的主要作用是为光纤提供保护纤芯和包层仅在折射率等参数上不同,结构上是一个完整整体 n 1n 2r a)阶跃光纤纤芯包层 b)梯度光纤(渐变光纤) n 1( r)n 2r 纤芯包层 光纤的结构 光纤的传输模式?多模光纤----- 光纤中可以传播多个特征角的光波能够在光纤中传播的光波的特征角不是连续的,而是一系列分立的值特征角?从“射线光学”的角度定性的理解多模光纤和单模光纤: ?单模光纤----- 光纤中只能传输一种特征角的光波单模光纤纤芯与包层的折射率差很小,且纤芯很小,所以其中传播的光近似的平行于纤芯多模光纤的芯径较大 光纤的传光原理 2211 sin n sin n???空气 n 0θ 0φ 1n 1n 2θ? 2/1 22 21c111C0 )nn( cos n sin n sin n???????能在光纤中发生全反射的入射光的入射角不能大于θ C: 数值孔径越大,光纤集光能力越强数值孔径 NA 最大张角例:石英光纤的 NA=~ 张角为: ° ~ ° 当光纤有弯曲,但弯曲程度不大时,仍然认为,光在整个传播过程中,入射角φ 1不变. 12但当有相对较急剧的穹曲时,则会产生漏光φ 1φ 光纤的传输特性 1. 0 iP P lgL 10?????吸收损耗: 光能转化为热能?散射损耗: 由光纤材料的不均匀性或材料的缺陷引起?弯曲损耗 12