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文档简介

光纤的最初研究是为了通讯，光纤传感器是伴随着光纤通讯和光电技术发展起来的一种新型传感器。,光纤传感器优点:灵敏度高，响应速度快，动态范围大，防电磁干扰，超高电绝缘，防燃、防爆，体积小，耐腐蚀，材料资源丰富、成本低等。,光纤与激光器、半导体光电探测器一起构成了新的光电技术，即光电子学领域.,光导纤维(OpticalFiber)简称光纤,是20世纪后半叶人类的重要发明之一。,第9章光导纤维与光纤传感器,光纤传感器的缺点:有的系统比较复杂,光纤传感器可测的物理量：（现在已实现的传感物理量）有压力、温度、位移、角度、加速度、应变、电流、电压及某些化学量测量等，因此，应用前景十分广阔。,光纤传感器的应用与光电技术密切相关。因而，光纤传感器也成为光电检测技术的重要组成部分,为什么把光纤传感器看作光电检测技术的组成部分?,高锟在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得了突破性成就。,例如，在石英中加入折射率低于石英的B2O3，即包层材料为B2O3SiO2,例如，在石英中加入折射率高于石英的GeO2或P2O3；称为锗-硅光纤或磷-硅光纤。,纤芯是由玻璃、石英或塑料等制成的圆柱体，一般直径约为5150微米.,围绕着纤芯的那一层叫包层，材料也是玻璃或塑料等。,纤芯的折射率n1(1.5)包层的折射率n2(1.485)。,外套起保护光纤的作用，其折射率n3包层的折射率,由于纤芯和包层构成了一个同心圆双层结构，所以光纤具有使光束封闭在纤芯里面传输的功能。,通常人们又把较长的或多股的光纤称之为光缆。,一光导纤维基础知识,（一）光纤的结构,光纤由纤芯、包层及外套组成,芯包间相对折射率差为:,梯度型光纤：纤芯内的折射率从中心轴线开始沿径向按抛物线规律变化,中心轴线折射率最大,光在传播中会自动地从折射率小的界面处向中心会聚.,在纤芯内，中心光线沿光纤的轴线传播，通过轴线的子午光线呈正弦波曲线。,梯度型光纤又称为自聚焦光纤,其折射率分布为,纤芯的折射率n1分布均匀，固定不变；包层内的折射率n2分布也大体均匀，但纤芯到包层的折射率变化呈台阶状。,在纤芯内，中心光线沿光纤的轴线传播，通过轴线的子午光线呈锯齿形轨迹。那么什么是子午光线？,(二)光纤的种类,(1)根据折射率的变化规律，光纤分为阶跃型(StepIndexFiber)和梯度型(GradedIndexFiber)两种,阶跃型光纤:,归一化频率是光纤的最重要的结构参数，是一个直接与频率成正比的无量纲的量，它能表征光纤中传播模式的数量。,光纤中只允许传播一个模式，即基模。
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