传像光纤束单丝芯径大小对光纤像面全息图的影响
光束直径跟光纤芯径的关系
光束直径跟光纤芯径的关系1.引言1.1 概述引言部分是文章的开头，起到引导读者进入主题的作用。
概述部分需要简明扼要地介绍文章的主题和背景，可以包括以下内容：在光通信和光纤传输领域，光束直径和光纤芯径是两个重要的概念。
光束直径指的是光束在某一截面上的横向尺寸，可以理解为光束的尺寸或大小。
而光纤芯径是指光纤中心的光传输区域的尺寸，光纤芯径的大小直接影响着光信号的传输质量和传输距离。
本文将着重探讨光束直径与光纤芯径之间的关系。
为了更好地理解这一关系，首先将对光束直径和光纤芯径的定义进行详细阐述。
随后，将分析并总结光束直径与光纤芯径之间的联系和影响。
最后，将讨论光束直径与光纤芯径关系的应用和意义。
通过对光束直径和光纤芯径关系的深入研究，我们可以更好地了解光信号在光纤中的传输特性，进而提高光通信系统的性能和可靠性。
同时，这也对光纤通信技术的发展和应用具有重要意义。
接下来的章节将对光束直径和光纤芯径的定义进行详细介绍，以便读者能够更好地理解和掌握本文的内容。
同时，还将进一步阐述光束直径与光纤芯径之间的关系，以及其在实际应用中的价值。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下信息：文章结构部分旨在介绍整篇文章的组织结构和各个章节的主要内容。
本文按照以下方式进行组织：第一部分是引言，包括概述、文章结构和目的三个部分。
在概述中，我们将简要介绍光束直径和光纤芯径的概念以及两者之间的关系。
接着，文章结构部分将描述整篇文章的章节安排和主要内容。
最后，我们将明确本文的目的，即讨论光束直径和光纤芯径之间的关系以及相关的应用和意义。
第二部分是正文，主要分为光束直径的定义和光纤芯径的定义两个小节。
在光束直径的定义节中，我们将详细介绍光束直径的含义、计算方法以及其在光学领域的应用。
随后，光纤芯径的定义节将阐述光纤芯径的概念、测量方法和对光传输的影响。
第三部分是结论，包括光束直径与光纤芯径的关系和相关的应用和意义两个小节。
在光束直径与光纤芯径的关系节中，我们将深入探讨光束直径和光纤芯径之间的关联性，并提供实例和数据支持。
单模中心束管式光缆 纤芯数
单模中心束管式光缆纤芯数单模中心束(MCP)光缆是一种具有高密度和高性能的光纤产品，用于数据中心、通信网络和其他高需求网络环境。
它采用纤芯数多、安全性高等特点，成为当今光通信领域的重要组成部分。
下面，我将从深度和广度的角度出发，对单模中心束光缆和纤芯数进行全面评估，并撰写一篇有价值的文章，以帮助您更深入了解这一主题。
一、单模中心束(MCP)光缆1. 概念：单模中心束(MCP)光缆是一种采用中心束技术，具有高密度和高性能的光缆产品。
它适用于需要大容量数据传输的网络环境，如数据中心、通信网络等。
2. 特点：单模中心束光缆具有纤芯数多、安全性高、传输距离远、抗干扰能力强等特点。
这些特点使其在大容量数据传输和长距离通信中表现出色。
3. 应用：单模中心束光缆广泛应用于数据中心互联、城域网接入、光通信网络等方面，成为高端网络环境中的重要基础设施。
二、纤芯数1. 概念：纤芯数是光缆中光纤的数量，不同类型的光缆具有不同的纤芯数。
纤芯数的多少直接影响光缆的传输容量和性能。
2. 进化：随着数据中心和通信网络的快速发展，纤芯数也在不断进化。
过去常见的24芯、48芯光缆已经无法满足大容量数据传输的需求，纤芯数也相应地在增加。
3. 作用：纤芯数的增加可以提高光缆的传输容量，满足大容量数据传输的需求。
纤芯数的增加也可以提高光缆的密度，节省布线空间，降低网络建设成本。
三、文章总结及个人观点在本文中，我全面评估了单模中心束光缆和纤芯数这一重要主题。
通过对单模中心束光缆的概念、特点、应用以及纤芯数的概念、进化和作用等方面进行深入分析，希望能够帮助您更全面地了解这一领域的重要知识。
个人观点：单模中心束(MCP)光缆作为高密度和高性能的光纤产品，具有广阔的应用前景。
随着数据中心和通信网络的不断发展，纤芯数也将不断增加，以满足大容量数据传输的需求。
我相信，单模中心束光缆和纤芯数的进一步发展将为网络通信领域带来更多的创新与突破。
在知识的文章格式下，以上是对单模中心束(MCP)光缆和纤芯数的全面分析和个人观点。
光纤通信概论第二章2
满足f(ax+by)=af(x)+bf(y)称为线性系统： 是各分量互不相干的独立贡献 一分耕耘，一分收获！ 否则称为非线性系统！ 非线性是相互作用，而正是这种相互作用，使得 整体不再是简单地等于部分之和，而可能出现不 同于"线性叠加"的增益或亏损。 在光学中，线性与非线性分别表示非功率依赖和功 率依赖。 如果一个光纤系统的参数依赖于光强，就称为非 线性的
材料色散与波导色散
色散(ps/nm.km)
20
材料色散 G652光纤色散 零色散点
单模光纤的色散 D=DM+DW
G653光纤色散 0 波导色散 12701310 1550 在光纤通信波长范围内，波导色散系数为负，在一定的波长范 围内，材料色散和波导色散符号相反 材料色散一般大于波导色散，但在零色散波长附近二者大小可 以相比拟，普通单模光纤在1.31μm处这两个值基本相互抵消
模式色散
High-order Mode (Longer path) Axial Mode (shortest path) core
模式色散：
cladding
Low-order Mode (shorter path)
以不同入射角进入光纤的光线将经历不同的途径，虽然在输 入端同时入射并以相同的速度传播，但到达光纤输出端的时 间却不同，出现了时间上的分散，导致脉冲严重展宽
2
FWMratio
PFWM P
P
f 2 A eff
D
色散的分类
模式色散：不同模式不同传输速度，多模光纤特有 色度色散(Chromatic Dispersion)： 通常简称的 色散概念！ 材料色散：不同波长（频率）信号的折射率不同， 传输速度不同 波导色散：光纤的波导结构(不同区域折射率不同) 引起的色散效应 偏振模色散：不同偏振态不同传输速度
光纤束传像技术
光纤束传像技术（上海大学机电工程与自动化学院，上海 200072）摘要：本文首先分析了光纤传像方法异于其他传像方法的特点，并结合这些特点，列举了光纤传像在医学、工业、军事领域成功应用的例子，又介绍了光纤传像束的传像原理，并详细列举了光纤传像束的光学性能参数，分析影响传像质量的原因。
之后结合主题重点介绍了光纤传像的一个应用——医用纤维内窥镜的功能和结构。
最后，介绍了目前传像光纤的两种制作方法——层叠法和酸溶法。
关键词：光纤；传像；纤维内窥镜Technology of optical fiber image transmission (School of Mechatronics Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai 200072, China)Abstract：In this artical,we firstly analyzed the characteristics of fiber optic image transmission differ from other methods,combining which,listed some successful cases in medical,industry and military field.And we introduced the principle of fibre optic image transmission.Then catering to the class theme we focused on the medical endoscope.At last,two manufacturing methods of imaging optical fiber are presented.Key words：fiber optic, image transmission, fibrescope1光纤传像束的特点光纤传像束是一种可任意弯曲的传输图像的无源器件。
传像光纤
用于光学图像传输的光纤
01 简介03 特点 来自5 应用目录02 现状 04 研究史
传像光纤是指用于光学图像传输的光纤。主要用直径约17um的玻璃光纤排列成规则的密堆积形的光纤束，其 面积在2.5×2.5~10×10mm2不等。
简介
传像光纤是指用于光学图像传输的光纤 。
现状
主要用直径约17um的玻璃光纤排列成规则的密堆积形的光纤束，其面积在2.5×2.5~10×10mm2不等。
谢谢观看
特点
光纤束的长度1.2~4.0m。在光纤束中一般一条光纤传输一个象素 。
研究史
最近提出波分复用技术，一个象素的不同颜色的波长通过不同的光纤传输，使图像质量大大提高。多芯单纤 的传像光纤和利用多模光纤及光学相位复共扼技术来传输图像的技术正在研究。相信用单条光纤也可传输高质量 的图像。
应用
传像光纤(束)已在科学、工业及军事技术中得到很多的应用 。
光纤传像束
传像束简介在认识光纤之前，我们先来了解一下光的传播。
光是直线传播的，但当光线照射到某一物质上时便会发生折射和反射。
我们常会见到玻璃和镜子“反光”就是指光的反射；一半插入水杯中的直棍看起来不再是直的是光的折射造成的假象。
其实，我们之所以能够看到各种物体，那都是光的折射和反射造成的（如果没有光，我们什么也看不到）。
光可以在真空中传播，也可以在某些物质中传播，这里所说的某些物质，在光学的术语中叫做介质或媒质。
玻璃、石英、空气、水、透明塑料等等都可以传播光线，它们都是传播光的介质。
不同的介质密度是不一样的，比如我们知道，水的密度要比空气大很多。
表面上看起来差不多的物质（如玻璃和石英），它们的密度也是不一样的。
因此，又分“光密介质”和“光疏介质”。
当光线从一种介质射入另一种介质时就会发生折射，好像是光线拐弯儿啦。
即使是同一物质，也会因某些环境条件而产生密度不同，如某处的空气热（密度低），某处的空气冷（密度高），光线在穿越冷热空气时也会发生折射（我们熟知的海市蜃楼就是因这种情况而发生的）。
照到介质表面上的光叫入射光，经过介质折射的光叫折射光。
入射光、折射光和介质的界面（两种介质相接的地方）之间存在着一种相互关系，这就是入射角和折射角。
两个角度随着入射光线角度的变化而变化。
当光线从光密介质射入光疏介质的角度变化到一定程度时，光就不能再射入另一个介质中了，于是就会产生光的全反射现象。
了解了光的传播，我们再来认识光纤。
简单的光纤可以就是一根玻璃丝，根据不同要求，它可以做得非常细，一般从几微米到几百微米。
通常很多光纤都会在表面加（涂）上一层别的物质，叫包层或涂敷层。
这一层物质可以作为光疏媒质起折射作用，有的还可以增强光纤的柔软性使其可以随意弯曲。
没有涂敷层的光纤就叫裸纤。
裸纤也可以传播光信号（这时光纤和空气就成了两种不的介质）。
根据不同需要，人们在玻璃或石英中可以加入其他化学元素，可以利用多种复杂工艺使细细光纤的内部具有复杂的结构。
光纤束传像技术
光纤束传像技术（上海大学机电工程与自动化学院，上海 200072）摘要：本文首先分析了光纤传像方法异于其他传像方法的特点，并结合这些特点，列举了光纤传像在医学、工业、军事领域成功应用的例子，又介绍了光纤传像束的传像原理，并详细列举了光纤传像束的光学性能参数，分析影响传像质量的原因。
之后结合主题重点介绍了光纤传像的一个应用——医用纤维内窥镜的功能和结构。
最后，介绍了目前传像光纤的两种制作方法——层叠法和酸溶法。
关键词：光纤；传像；纤维内窥镜Technology of optical fiber image transmission (School of Mechatronics Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai 200072, China)Abstract：In this artical,we firstly analyzed the characteristics of fiber optic image transmission differ from other methods,combining which,listed some successful cases in medical,industry and military field.And we introduced the principle of fibre optic image transmission.Then catering to the class theme we focused on the medical endoscope.At last,two manufacturing methods of imaging optical fiber are presented.Key words：fiber optic, image transmission, fibrescope1光纤传像束的特点光纤传像束是一种可任意弯曲的传输图像的无源器件。
光纤传输系统中的位宽及纤芯直径选择依据
光纤传输系统中的位宽及纤芯直径选择依据光纤传输系统是现代通信领域中普遍使用的一种高带宽、低损耗的通信传输介质。
在构建光纤传输系统时，选择合适的位宽和纤芯直径是确保信号传输质量和系统性能的重要因素之一。
本文将解析光纤传输系统中位宽和纤芯直径的选择依据，并对其影响因素进行讨论。
首先，位宽在光纤传输系统中起到了关键作用。
位宽是指光纤中能够容纳光信号的通道数量。
位宽决定了光纤传输系统的传输能力和带宽，直接影响信号传输的容量和速率。
一般而言，位宽越大，传输能力越高，可以支持更大容量的信号传输。
然而，选择适合的位宽并不仅仅取决于传输的容量需求，还受到其他因素的制约。
其次，纤芯直径也是光纤传输系统中的重要因素之一。
纤芯直径是指光纤中心的直径，影响着光信号的传输特性。
通常情况下，纤芯直径越大，光纤的损耗越低，传输距离越长。
因此，在选择纤芯直径时需要考虑传输距离的需求和系统性能的平衡。
同时，纤芯直径的选择还需要综合考虑其他因素，如传输速率、设备成本和系统部署的要求。
在光纤传输系统中，选择位宽和纤芯直径的依据有以下几点：1. 传输容量需求：根据实际的通信需求和传输容量的要求，选择适当的位宽。
位宽要能够满足当前的通信需求并留有一定的扩展余地，以适应未来的发展和扩容。
2. 传输距离和损耗：根据实际的传输距离需求和系统的损耗承受能力，选择合适的纤芯直径。
一般来说，传输距离越长，需要选择较大的纤芯直径以减小传输损耗。
3. 传输速率：根据传输系统的速率要求，选择匹配的位宽和纤芯直径。
高速传输需要更大的位宽和纤芯直径来支持更大的信号容量和传输速率。
4. 成本考虑：纤芯直径的选择还受到设备成本的影响。
通常情况下，较大的纤芯直径可能意味着更高的设备成本。
因此，在平衡传输性能和设备成本之间进行权衡，选择适当的纤芯直径。
5. 系统部署和维护：在选择位宽和纤芯直径时，还需要考虑系统部署和维护的便利性。
一些特殊的应用场景可能需要更小尺寸的光纤，以适应空间限制和系统布线的要求。
光器件 特征尺寸 -回复
光器件特征尺寸-回复光器件特征尺寸：从宏观到微观的光学世界引言：在现代科技领域中，光学器件的应用变得愈发广泛。
从通信领域到医疗设备，从能源技术到娱乐产业，光学器件的特性和性能对于各个领域的发展起到了至关重要的作用。
而在光学器件的设计和制造过程中，光器件的特征尺寸是一个至关重要的参数。
本文将带您一步一步探索光器件的特征尺寸的概念、影响因素以及其在不同领域中的应用。
一、什么是光器件的特征尺寸？光器件的特征尺寸指的是设备中的主要结构元件的尺寸。
这些结构元件可以是光源、光波导、光探测器等。
在不同的光学器件中，特征尺寸的大小和形状都会对器件的性能产生直接的影响。
二、光器件特征尺寸的影响因素有哪些？1. 光学器件的应用领域：不同领域对光学器件的尺寸要求不同。
比如，通信领域中的光纤激光器常常要求纤芯直径非常细微，以实现高速、远距离的信号传输。
而在医学图像设备中，例如光学显微镜，要求图像清晰度，因此需要较小的光学元件。
2. 光学器件的工作原理：不同的光学器件有不同的工作原理，因此其特征尺寸也存在差异。
例如，在三维显示技术中，液晶片的像素大小会影响显示的分辨率和图像质量。
3. 光学器件的制造工艺：光学器件的特征尺寸通常受到制造工艺的限制。
制造工艺的不同会影响器件的加工难度和成本。
例如，微纳米加工技术可以实现较小的特征尺寸，但其制造成本较高。
三、光器件特征尺寸的应用光器件的特征尺寸在不同领域中有着广泛的应用。
以下将介绍几个典型的应用案例：1. 光通信：光通信领域中，光纤激光器是关键的光源元件。
其特征尺寸的大小直接影响着传输速率和传输距离。
小尺寸的光纤激光器可以实现高速率和长距离的信号传输。
2. 医学成像：在医学成像领域中，光学元件的特征尺寸对于图像分辨率和质量具有重要影响。
例如，较小的光学透镜和光学纤维可以实现细微的细胞成像，从而提高医学诊断的准确性。
3. 光电能源：在太阳能电池中，光能的转换效率与光电池中的结构尺寸密切相关。
基于光纤束传像系统的设计与加工研究
基于光纤束传像系统的设计与加工研究何晓杰 卜鑫链 王春明 汪枫林国网江苏省电力有限公司靖江市供电分公司 江苏泰州 214500摘要：针对传统的传像系统易受电磁干扰的问题，设计并实现了在特殊环境下使用的光纤束传像系统。
利用ZEMAX光学仿真软件，设计出了一个工作波段为可见光，全视场80°，焦距为5 mm的监控物镜。
该物镜各视场光学调制传递函数（Modulation Transfer Function，MTF）值在空间频率36 lp/mm处大于0.8，点列图最大弥散斑均方根半径（RMS radius）为3.031 μm，接近衍射极限，因此具有较高成像质量。
采用加工的物镜、选型转接镜及光纤束等核心器件，搭建了传像系统。
通过测试光纤束图像传输系统的抗电磁干扰性能，采用高斯低通滤波结合DCT同态滤波算法有效去除图像的像素，获得了高质量的信息传输效果。
关键词：光纤束 物镜 传像系统 电磁干扰中图分类号：TN253文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2024)03-0061-04 Research on the Design and Processing of the ImageTransmission System Based on Fiber BundlesHE Xiaojie BU Xinlian WANG Chunming WANG FenglinJingjiang Power Supply Company, State Grid Jiangsu Electric Power Co., Ltd., Taizhou, Jiangsu Province, 214500ChinaAbstract:In order to solve the problem that the traditional image transmission system is susceptible to electromag‐netic interference, a fiber bundle image transmission system used in the special environment is designed and imple‐mented. ZEMAX optical simulation software is used, a monitoring objective with an operating band of visible light, a full field of view of 80° and a focal length of 5mm is designed. The optical modulation transfer function (MTF) value of each field of view of the objective is greater than 0.8 at the spatial frequency of 36lp/mm, and the maxi‐mum root mean square (RMS) radius of the diffuse spot in the point plot is 3.031 μ m, which approaches the dif‐fraction limit, so it has high imaging quality. The image transmission system is built by the core components such as processed objective lenses, selected adapter lenses and fiber bundles. By testing the anti-electromagnetic interference performance of the fiber bundle image transmission system, the Gaussian low-pass is used to effectively remove the pixels of the image in combination with the DCT homomorphic filtering algorithm, and high-quality information transmission is obtained.Key Words: Fiber bundle; Objective lens; Image transmission system; Electromagnetic interference光纤束是由光纤制备的一种传像器件，可以由多组分玻璃光纤、硫系玻璃光纤等不同类型光纤制备而成，具有纤细柔软的特点，被广泛应用于工业、医学等领域。
光纤传感技术智慧树知到答案章节测试2023年上海电力大学
第一章测试1.光纤传感器的定义是用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。
A:对B:错答案:A2.光纤传感器易受电磁场干扰。
光纤损耗小，可远距离测量，融传感与通信与一体。
A:对B:错答案:B3.光纤为多层介质结构，从内到外分别为纤芯、包层、涂覆层和护套。
纤芯起到传光的作用，单模光纤纤芯直径一般为8-10um。
A:对B:错答案:A4.数值孔径表示光纤接收的能力，数值孔径越大，接收光线的能力越指弱，与光源的耦合效率越高。
其取值的大小要兼顾光纤接收光的能力和对模式色散的影响。
定义光纤孔径角的正弦值与入射界面折射率的乘积为数值孔径。
A:对B:错答案:B5.光纤的损耗分为吸收损耗、散射损耗和弯曲损耗。
光纤的散射损耗包括瑞利散射，布里渊散射和拉曼散射损耗。
其中瑞利散射为弹性散射，布里渊散射和拉曼散射为非弹性散射。
A:对B:错答案:A6.光隔离器功能是正向传输的光通过而隔离反向传输的光，从而防止反射光影响系统的稳定性。
A:对B:错答案:A第二章测试1.光纤传感用光源要求首先是光源的体积小，便于与光纤耦合。
光源工作时需要稳定性好、噪声小，能在室温下连续长期工作，光源要便于维护，使用方便。
A:错B:对答案:B2.光纤传感用光源种类包括相干光源，主要由半导体激光器LD、He-Ne激光器、固体激光器等。
和非相干光源：包括LED、白炽光源等。
A:错B:对答案:B3.激光器的特性](1)激光的高亮度。
(2).激光的方向性差。
(3).激光的高单色性。
(4).激光的高相干性等特点。
按照增益介质分为气体激光器、固体激光器、液体激光器、半导体激光器等。
A:错B:对答案:A4.光纤传感对光探测器的要求线性好、灵敏度高、响应频带宽、响应速度快、动态特性好，性能稳定、噪声小。
A:错B:对答案:B5.光纤传感器按光纤的作用分类分功能型光纤传感器。
优点：结构紧凑，灵敏度高。
非功能型传感器：是利用其它敏感元件感受被测量的变化，光纤仅作为信息的传输介质。
传像光纤束单丝芯径大小对光纤像面全息图的影响
第17卷 第10期光 学 学 报V o l.17,N o.10 1997年10月A CTA O PT I CA S I N I CA O ctober,1997传像光纤束单丝芯径大小对光纤像面全息图的影响3于 助 宋 伟 贺光裕 满德发(哈尔滨理工大学激光研究所,哈尔滨150080)摘 要 光纤像面全息可以获得较高衍射效率的全息图和再现较大的物像。
文中分析了相干光激励下传像光纤束单丝芯径的大小对其输出光场的影响,以及输出光场中低阶模与高阶模对全息照相的不同作用,在此基础上,提出缩小传像束单丝芯径、增多单丝根数,可以提高光纤像面全息图衍射效率和分辨率的观点,并通过实验进行了验证。
关键词 传像光纤束, 像面全息, 衍射效率, 分辨率。
1 引 言对处于封闭系统内部、远距离或危险环境中的物体进行全息记录和检测时,须使用传像光纤束将物体的信息光波传输至方便的地方进行操作。
众所周知,传像光纤束是由大量芯径较细的单根多模光纤作相关密集排列组成。
在相干光激励下,由于模间干涉,其输出光场呈亮、暗光斑相间的空间分布,谓之模斑场[1],这种偏振性消失的不均匀模斑场是造成光纤全息图衍射效率和分辨率下降的主要原因[2]。
在分析了多模光纤传输的低阶模和高阶模对全息照相的贡献不等同的基础上,认为用增大传像束芯子半径来增多模式数目,以使模斑场更均匀的办法不可取,相反,缩小传像束单丝芯径、增多单位横截面中的单丝根数,才能提高光纤像面全息图的衍射效率和分辨率。
光纤像面全息是用成像耦合透镜,将被测物体的像清晰地成在传像束的输入端面上,再用成像透镜将输出端面物体的像成在全息底片附近,用参考光记录。
可根据需要将像放大,又由于透镜的会聚作用,增加了全息底片上单位面积的模斑数,提高了模斑场的均匀性,比一般光纤全息具有更大的实用价值。
本文通过实验分析对比了不同单丝芯径传像束输出的模斑场的结构差异;分别用不同芯径传像束记录全息光栅并测定它们的衍射效率;记录分辨率板的像面全息图并测定它们的分辨率;记录实物光纤像面全息图并进行对比;最后证明了细单丝芯径传像束用于光纤像面全息,将获得较高衍射效率和分辨率。
光纤传输特性和影响
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光纤传输特性和影响
色散定义：物质对不同波长光表现出不同折射率大小 （n(λ)），从而使不同波长光具有不同传输速度！
自然光的色散
自然光色散：不同波长光经历的有效折射率不同折射角不同 空间光色散
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光纤传输特性和影响
信号光处于纤芯的部分和处于包层的部分具有不同的传播速度。 由于光纤的纤芯与包层的折射率差很小，因此在交界面产生全 反射时，就可能有一部分光进入包层之内。这部分光在包层内 传输一定距离后，又可能回到纤芯中继续传输。
Mode Fiber)中插入一段或几段与其色散相 反的DCF，传输一定距离后色散达到一定的 均衡，从而把系统色散限制于规定范围内 ➢DCF的长度、位置与系统需要补偿色散的量 和其自身性能有关。
20
光纤传输特性和影响 色散补偿光纤
TX
RX
传输光纤
100
总色散 (ps/km·nm)
0
50
100
150
200
➢ 冲击响应h(t)的傅里叶(Fourier)变换为
H (f) h (t)ex p j2( f) td
t
(2.43)
9
输入脉冲
t
Pi(t)≈(t)
H1(f)＝1
1
输出脉冲
光纤
1/ e1/2ຫໍສະໝຸດ 2 0ff3dB
－3
t
Po(t)＝h(t)
H2( f )＝H( f )
1l0g H( f )/dB
图 2.11 光纤带宽和脉冲展宽的定义
➢ 用相当简单的方式表示很大比值
➢ 在光通信中有三种用法：
➢ 表示功率单位(dBm) P(dBm)=10log10(P/1mW) • 1mW——0dBm
光缆性能的影响因素
6
• 4. 光纤几何参数：芯径、包层直径、芯/包 同心度偏差、涂层直径、涂/包同心度偏差。 • 5. 模场直径：基模光斑的大小。 • 6. 截止波长：保证光纤基模传输的最小波 长。
7
影响光缆性能的因素
• 2. 1机械保护方面（主要降下松套光缆） • 光缆采用松套结构。松套结构的优点是将光纤与外部用坚 硬的PBT材料隔绝，避免任何应力施加于光纤上,并且松套 结构中在光纤与套管的间隙填充的触变型的油膏，在光纤 运动时油膏粘度变低，使得光纤能运动自如。并且这样当 光缆受到纵向力或随温度变化伸长、缩短时，光纤能自由 伸直或收缩，避免了光纤受力。在松套结构中多根光纤可 置于一根松套管中，因此需要对光纤着色以便于区分。着 色工艺必须保证着色后光纤不会受到表面应力。另外，如 果在生产过程中松套管受到损伤，有可能对光纤生产应力 并影响其衰减和寿命（主要集中于光纤着色和套塑生产者 两道工序）。
光缆性能及其影响因素
报告人：魏腾飞 日期：2010.8.18
1光缆及其性能
• 1.1石英光纤的主要特点 • 石英光纤在没有表面缺陷时具有很高的强度。但遗憾 的是，尽管在拉丝过程中随即涂敷一层保护层以避免裂缝 产生，大长度的石英光纤还是不可避免的存在一些随机的 表面缺陷。这些缺陷的大、小决定了光纤强度。在有应力 作用的情况下，这些裂缝会逐渐扩展。高湿度会加速这种 扩展。在裂缝扩展到一定程度时，光纤就会断裂。 • 为了保证所使用的光纤的最初裂缝低于一定值，在生产光 纤的过程中要对光纤进行张力筛选。按统计规律，筛选后 的光纤具有一定的保证强度。所以光纤的寿命取决于光纤 所受的应力及所处环境中的湿度。通俗地讲，光纤怕受潮、 怕受力。 • 另外，石英光纤在一定的氢压下衰减会上升。因此光纤也 怕氢气。
纤芯半径对光纤Bragg光栅群时延的影响
纤芯半径对光纤Bragg光栅群时延的影响摘要：运用数值计算的方法分析了纤芯半径对光纤Bragg光栅群时延的影响。
结果表明：随着纤芯半径的增大光纤Bragg光栅的群时延量不断减小，时延峰值产生红移，同时一定带宽的谐振峰两边的旁瓣加强，整体呈现递减趋势。
这些规律为设计新型的光器件提供理论参考。
关键词：光纤Bragg光栅；群时延；光器件Influence of core diameter on group delay of fiber Bragg gratingsYunbo Shang(Gansu Construction V ocational Technical College, Lanzhou, 730050, China)Abstract: The influence of core diameter on group delay of fiber Bragg gratings were presented by numerical simulation method. The results indicate that the group delay decreases with core diameter increasing. The group delay curves are red-shifted and the certain bandwidth of resonance peaks on both sides of the side lobe. Present the downward trend. This provides theoretical basis for designing the Optical device based on fiber Bragg gratings.Key words: fiber Bragg gratings; group delay; the Optical device光纤Bragg光栅（FBG）是在20世纪70年代随着光纤技术的迅速发展而产生的一种新型无源滤波器件[1]，它具有造价低、稳定性好、能埋入智能材料、损耗小、使用和维护方便、带宽范围大、器件微型化、与普通光纤连接简单等特点[2-4]被广泛的运用于光纤通信与传感等领域中[5]。
单模光纤纤芯直径
单模光纤纤芯直径1. 引言单模光纤是一种用于传输光信号的光纤，其纤芯直径是影响其传输性能的重要参数之一。
本文将对单模光纤纤芯直径进行全面详细、完整且深入的介绍，包括其定义、测量方法、影响因素以及应用等方面。
2. 定义单模光纤是一种具有较小纤芯直径的光纤，通常在2-10微米范围内。
与多模光纤相比，单模光纤具有更低的传播损耗和更高的带宽，适用于长距离、高速数据传输等应用。
单模光纤的纤芯直径指的是其内部玻璃核心的直径，通常用单位微米（μm）表示。
这个直径决定了单模光纤能够支持的最低工作波长和能够通过的最低限制角度。
3. 测量方法测量单模光纤纤芯直径有多种方法，下面介绍两种常用方法：3.1 显微镜法显微镜法是一种常见且简便的测量方法。
通过将单模光纤放在显微镜下，观察光纤断面的图像，并使用显微镜的刻度尺来测量直径。
这种方法适用于对单根光纤进行测量，但对于大批量光纤的测量则不太方便。
3.2 自动测量仪法自动测量仪是一种高精度、高效率的测量设备，可以同时对多根光纤进行测量。
该设备通过将光纤放置在特定位置，并使用激光束扫描纤芯断面，然后利用图像处理算法计算出纤芯直径。
这种方法适用于工业生产中大规模的单模光纤质检。
4. 影响因素单模光纤纤芯直径受多种因素影响，下面列举几个常见的影响因素：4.1 制造工艺制造单模光纤时，采用不同的工艺可能导致不同的纤芯直径。
制造工艺包括拉伸法、溅射法等，它们对于控制纤芯直径具有重要作用。
4.2 材料性质单模光纤的材料性质也会对纤芯直径产生影响。
例如，玻璃的热膨胀系数、折射率等参数会直接影响纤芯的形状和大小。
4.3 光纤拉伸过程光纤在制造过程中需要经历拉伸等工艺。
拉伸过程中的参数设置和控制会对纤芯直径产生影响。
5. 应用单模光纤广泛应用于通信、传感、医疗等领域。
其小尺寸、高带宽和低损耗的特性使其成为现代信息传输的重要基础设施。
5.1 通信单模光纤在长距离通信中起到了关键作用。
其较小的纤芯直径使得光信号能够以更低的损耗传输，保证了信号质量和传输距离。
光纤绕线直径
光纤绕线直径
光纤绕线直径是一个关键参数，它对于光纤系统的传输性能和机械稳定性具有重要影响。
在光纤通信中，光纤绕线直径的大小直接关系到光纤的弯曲半径，而弯曲半径的大小又会影响光纤的传输性能。
如果光纤绕线直径过小，会导致光纤的弯曲半径过小，进而引起光纤的传输性能下降，甚至导致光纤断裂。
因此，在光纤通信中，需要选择合适的光纤绕线直径以确保光纤系统的传输性能和机械稳定性。
光纤绕线直径的选择需要考虑多个因素，包括光纤的规格、光纤束的数量、光纤束的外径、光纤涂层的厚度以及光纤绕线的材料等。
在选择光纤绕线直径时，需要根据实际情况进行综合考虑，以确保光纤系统的性能和稳定性。
此外，光纤绕线直径的大小还与光纤的制造工艺有关。
在制造过程中，需要严格控制光纤的涂层厚度和外径，以确保光纤绕线直径的精度和一致性。
同时，在安装和运输过程中，也需要采取适当的措施来保护光纤，避免其受到过度的弯曲或损坏。
综上所述，光纤绕线直径是光纤通信中的一个关键参数，它的大小直接关系到光纤系统的传输性能和机械稳定性。
在选择光纤绕线直径时，需要综合考虑多个因素，并严格控制制造工艺和保护措施，以确保光纤系统的性能和稳定性。
光纤几何性能及光学性能
光纤几何性能及光学性能第一篇：光纤几何性能及光学性能光纤的几何及光学性能1.光纤概述光纤是光波传输的介质，是由介质材料构成的圆柱体，分为芯子和包层两部分。
光波沿芯子传播。
在实际工程应用中，光纤是指由预制棒拉制出纤丝经过简单被复后的纤芯，纤芯再经过被复，加强和防护，成为能够适应各种工程应用的光缆。
光波在光纤中的传播过程是一个复杂的电磁场的边界问题，一般来说，光纤芯子的直径要比传播光的波长高几十倍以上，因此利用几何光学的方法定性分析是足够的，而且对问题的理解也很简明、直观。
当一束光纤投射到两个不同折射率的介质交界面上时，发生折射和反射现象。
对于多层介质形成的一系列界面，若折射率n1＞n2＞n3…＞nm，则入射光线在每个界面的入射角逐渐加大，直到形成全反射。
由于折射率的变化，入射光线受到偏转的作用，传播方向改变。
光纤由芯子、包层和套层组成。
套层的作用是保护光纤，对光的传播没有什么作用。
芯子和包层的折射率不同，其折射率的分布主要有两种形式：连续分布型（又称梯度分布型）和间断分布型（又称阶跃分布型）。
当入射光经过光纤端面的折射后进入光纤，除了与轴向方向一致的光沿直线传播外，其余的光线则投射到芯子和包层的交界面：一种在界面形成全反射，这些光线将与光轴保持不变的夹角，呈锯齿状无损耗地在光纤芯子内向前传播，称之为传播光；另外一种在界面处只有一部分形成反射，还有一部分折射进入包层，最后被套层吸收，反射的光线再次到达界面时又会有一部分损耗，因而不能传播，称为非传播光。
因此，光纤芯子和包层的折射率及折射率的分布与光纤的转播特性有密切关系。
2.光纤几何尺寸参数光纤的尺寸参数是光纤的最基本的标准化参数。
尺寸参数除了对光纤的光传输、机械等性能有影响外，它们还对光纤的连接损耗的大小起着至关重要的作用。
例如，单纤接续则要求被接光纤纤芯尺寸参数相同，但是光纤带的接续则要用光1 纤外径作为纤芯对准的参数，故要求光纤的外径应均匀一致。
光纤成像规律
光纤成像规律引言光纤成像是一种通过光纤传输光信号并将其转化为图像的技术。
在现代医学、工业检测和通信领域得到广泛应用。
本文旨在介绍光纤成像的基本原理和相关规律。
光纤成像原理光纤成像的原理基于光的全内反射现象。
光线在进入光纤时，会在光纤的表面与芯层的交界处发生全内反射，并沿着光纤内部传播。
通过控制光纤表面的形状以及光的入射角度，可以使光线在光纤内进行多次反射，从而形成图像。
光纤成像规律1. 法则一：全内反射角度光线在从光纤芯层传到包层时，必须满足全内反射的条件。
根据折射定律，当光线从光纤芯层进入包层时，入射角度大于临界角时，会发生全内反射。
临界角的大小与光纤芯层和包层的折射率有关。
2. 法则二：成像质量成像质量受到多种因素影响，包括光源的强度、光纤芯层和包层的折射率差异、光纤直径和光线的入射角度等。
通常情况下，成像质量与光线的传播距离成反比。
较短的光纤长度有助于获得更清晰的图像。
3. 法则三：分辨率分辨率是衡量成像设备的重要指标之一。
在光纤成像中，分辨率受到光线的入射角度、光纤直径和光线的传播距离等因素的影响。
一般来说，较小的入射角度和直径以及较短的传播距离会提高分辨率。
4. 法则四：光纤损耗光纤成像中存在光纤损耗现象，主要由于光在光纤传播过程中的吸收、散射和弯曲等因素造成。
光纤损耗的程度与光纤的质量、光源的强度以及光纤的长度等因素相关。
结论光纤成像是一种基于光的全内反射原理的成像技术。
通过控制光线的入射角度、光纤的直径和光线的传播距离等因素，可以达到不同的成像质量和分辨率。
光纤成像在医学、工业和通信领域具有广泛的应用前景。
参考文献- 王刚. (2018). 光纤成像技术的研究与应用. 科技资讯, (9), 78-80.- 陈明. (2016). 光纤成像技术的发展和应用. 光电技术应用,30(6), 76-79.。
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第17卷 第10期光 学 学 报V o l.17,N o.10 1997年10月A CTA O PT I CA S I N I CA O ctober,1997传像光纤束单丝芯径大小对光纤像面全息图的影响3于 助 宋 伟 贺光裕 满德发(哈尔滨理工大学激光研究所,哈尔滨150080)摘 要 光纤像面全息可以获得较高衍射效率的全息图和再现较大的物像。
文中分析了相干光激励下传像光纤束单丝芯径的大小对其输出光场的影响,以及输出光场中低阶模与高阶模对全息照相的不同作用,在此基础上,提出缩小传像束单丝芯径、增多单丝根数,可以提高光纤像面全息图衍射效率和分辨率的观点,并通过实验进行了验证。
关键词 传像光纤束, 像面全息, 衍射效率, 分辨率。
1 引 言对处于封闭系统内部、远距离或危险环境中的物体进行全息记录和检测时,须使用传像光纤束将物体的信息光波传输至方便的地方进行操作。
众所周知,传像光纤束是由大量芯径较细的单根多模光纤作相关密集排列组成。
在相干光激励下,由于模间干涉,其输出光场呈亮、暗光斑相间的空间分布,谓之模斑场[1],这种偏振性消失的不均匀模斑场是造成光纤全息图衍射效率和分辨率下降的主要原因[2]。
在分析了多模光纤传输的低阶模和高阶模对全息照相的贡献不等同的基础上,认为用增大传像束芯子半径来增多模式数目,以使模斑场更均匀的办法不可取,相反,缩小传像束单丝芯径、增多单位横截面中的单丝根数,才能提高光纤像面全息图的衍射效率和分辨率。
光纤像面全息是用成像耦合透镜,将被测物体的像清晰地成在传像束的输入端面上,再用成像透镜将输出端面物体的像成在全息底片附近,用参考光记录。
可根据需要将像放大,又由于透镜的会聚作用,增加了全息底片上单位面积的模斑数,提高了模斑场的均匀性,比一般光纤全息具有更大的实用价值。
本文通过实验分析对比了不同单丝芯径传像束输出的模斑场的结构差异;分别用不同芯径传像束记录全息光栅并测定它们的衍射效率;记录分辨率板的像面全息图并测定它们的分辨率;记录实物光纤像面全息图并进行对比;最后证明了细单丝芯径传像束用于光纤像面全息,将获得较高衍射效率和分辨率。
3国家自然科学基金资助项目。
收稿日期:1996年6月23日;收到修改稿日期:1996年12月16日2 传像光纤束输出的模斑场在相干光激励下,传像束输出端面的光场可表述为[3]E(r,z=L,t)=≤i ≤mE m i(r)c m i exp[j(Ξ0t-Βm i L)]F(t-t m i)(1)其光强分布为I(r,z=L,t)=≤i ≤mc m i E m i(r) 2+≤i≠k≤≤m≠n≤E m i(r) E nk(r)c m i c3nk×exp[j(Βnk-Βm i)L]〈F(t)F3(t+ t nk-t m i )〉(2)式中第一项为不相干的模式形成的均匀场,第二项为相干形成的模斑场。
出射后的远场分布为端面光场的衍射放大[4],与(2)式一致。
这种光场显然是准均匀的,并且随着模斑数的增多而愈均匀。
模式之间的干涉虽然是一种随机过程,但输出的模斑场是稳定的,只是偏振性消失,相干度有些下降。
用模斑场记录的全息图较直接用激光所拍摄的全息图衍射效率和分辨率等都有所下降。
增多模斑数,使光场趋于均匀,是减小模斑场对全息照相影响的一条途径。
由于模斑数与光纤中传导的模式数大致相等,所以欲增多模斑数,必须增多实际传输的模式数。
增多模式数有两条途径。
第一,增大多模光纤可传输的模式总数,可通过增大芯子半径、相对折射率之差或者通过调整光源对光纤始端的激发耦合方式来获得[5],但对光纤全息照相来说,这个方法不可行。
因为这样增多的是高次模数目。
由于高次模能量低,相干性差,稳定性和抗干扰能力也较差,而且易损耗、噪声大,因此用这种方法实现的准均匀光场,信噪比没有提高[6],对全息照相不利。
另外,虽然单根多模光纤其可能传输的模式数与半径的平方成正比,但实际传输的激发模数目并不如此,尤其在弱波导和准直耦合的情况下,只有少量的模式被激发,而且大部分光功率被限制在几个低次模式中[6,7],所以,用增大传像束单丝芯径来增多模式数以改善模斑场均匀性的方法,对全息照相来说并不是一个好方法。
增多模式数的第二条途径是增多低次模数目,改善模斑场成份。
这可以通过缩小传像束单丝芯径、增多单位横截面积内单丝根数来实现。
仅就传像束一根单丝来说,传输的模式数会相对减少,但由于根数增多,传像束传输的总模式数并没有明显减少,而低次模数量却有显著增加。
由于低次模能量高、损耗低、稳定性好、相干性较好和抗干扰能力强,因此对全息照相来说,低次模是至关重要的。
3 实 验使用中国南京841所研制的三种不同单丝芯径的传像光纤束:(A)14Λm,(B)18Λm, (C)28Λm;单丝为阶跃折射率多模光纤,敷层折射率n1=1.525,芯子折射率n2=1.626,长为1.25m,横截面积为5×5mm2。
3.1 观察传像光纤束输出光场的结构用输出功率为25mW的H e2N e激光,平行准直后入射传像束始端(图1),在输出端后2 m处立一屏幕,分别观察(A)、(C)两根传像束投于屏上的模斑场。
图2的(a)和(c)为传像光纤束(A)和(C)输出光波直接投于屏上的模斑场照片。
可以看出,在入射条件相同的情况下,单丝芯径较细的(A)束在屏上的模斑场面积较大,模斑的粒径也相应变大[8],模斑的数密度变小,光场的均匀性变差,这些都是衍射效应造成的结果。
为了模仿像面全息的条件,在传像束(A)输出端放置会聚透镜,使(A)、(C)束在屏上的光场2431光 学 学 报17卷 F ig .1L igh t path diagram fo r observing speck le fieldof i m age 2carrying op tical fiber bundle (A )o r(C )1.co lli m ating lens ,2.diaph ragm ,3.(A )o r(C ),4.converging lens ,5.observati on screen 面积接近等大。
图2(a ′)是会聚后(A )束在屏上的模斑场照片,此时(a ′)与(c )相比,平均光强和模斑密度都已增大,而且模斑粒度变小,光场更均匀柔和,反差小。
从(a )、(c )和(a ′)三个模斑场中心区域的放大照片(a 0)、(c 0)、(a ′0)中能更清楚地看出这一点。
(A )束的(a ′0)模斑场中低次模(斑)密度明显较(C )束的大。
F ig .2Pho tograph s of the speck le fields of i m age 2carrying bundles (A )and (C )(a )and (c )co rrespond to (A )and (C )directly p rojected on the screen ;(a ′)co rresponds to (A )th roughconverging lens ;(a 0),(c 0)and (a ′0)are amp lified ones of the central area of (a )、(c )and (a ′)respec 2tively 由以上观察可得出结论:在像面全息术中,使用单丝芯径细的传像光纤束传输物光,其光场的均匀性、稳定性、相干性和信噪比都较好。
3.2 测量不同芯径传像束拍摄的全息光栅的衍射效率图3所示为记录全息光栅的光路示意图。
H e 2N e 激光器输出功率为50mW ,激光经平行F ig .3Schem atic diagram fo r reco rd 2ingho logram gratings1.co lli m ating lens ,2.diaph ragm ,3.one of (A ),(B )o r (C ),4.i m aginglens ,5.ho logram pho top late ,6.par 2allel beam 准直后入射传像光纤束始端,为模仿像面全息条件,在传像束输出端后置一透镜,将输出光变成准平行光,并与一束平行光在全息底片上相干。
分别拍摄(A )、(B )、(C )三根传像束输出的模斑场的全息光栅,每次记录时,三根传像束须严格复位,平行光角度始终不变,调整光强使之均匀分布,并与模斑场的中心处光强比尽量接近1 1。
当用平行光照明全息光栅时,除零级透射光外,只有±1级衍射光。
由于只关心三块光栅的相对衍射效率,所以定义光栅的衍射效率为Γ=(I +1+I -1) I 0(3)式中I ±1为±1级衍射光强,I 0为零级透射光强。
用一覆盖整个干涉场的平行光照明全息光343110期于 助等: 传像光纤束单丝芯径大小对光纤像面全息图的影响栅,可测量平均衍射效率;用一细束平行光逐一照射光栅不同部位,可测量不同区域的衍射效率。
图4为测量示意图。
测得三块光栅各自的平均衍射效率为Γλ(A )=55◊, Γλ(B )=53◊, Γλ(C )=49◊.(4) 可见,用单丝芯径较细的传像光纤束输出的模斑场拍摄的全息光栅,其衍射效率相对较高。
这与在像面全息条件下,传像束单丝芯径越细,其投射到全息底板上的模斑密度和低次模密度越大,光场愈均匀的观察结果一致。
从而也证明了用单丝芯径较细的传像光纤束传输物光波拍摄像面全息图时,将获得较高的衍射效率。
测量全息光栅不同区域的衍射效率的结果,用图5的坐标曲线表示。
横坐标0点对应光栅中心,向两边每隔0.5c m 测一次。
从曲线上可以看出,对应模斑场中心部位,光栅衍射效率最高,越靠近边缘处衍射效率越低,这与同一传像束输出的模斑场中心部位的模斑密度和低次模密度较边缘处大的观察结果是一致的。
F ig .4M easurem ent of ho logram op tical fiber diffrac 2ti on efficiency1.Ho logram grating ,2.converging lens ,3.Pho to 2cell ,4.Pow er m eter F ig .5Curves of the diffracti on efficiencies of the ho logram gratings at different po ints3.3 测定光纤像面全息图的分辨率拍摄分辨率卡的光纤像面全息图。
光路与图3相同,只是将W T 21005262型分辨率板的N 3号与传像束始端紧密接触,输出端后用成像透镜将N 3号线条的像放大成在全息底片上,用平行光记录。
再现时,用放大透镜将分辨率板的全息像进一步放大,直至人眼能方便地判读全息像上的线条为止。