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光纤传感技术
一 光导纤维基础知识
光纤的结构：光纤由纤芯、包层及外套组 成。
光纤的种类：根据折射率的变化，光纤被 分为阶跃型和梯度型两种。根据光纤的传 输模式，把光纤分为多模光纤和单模光纤 两类。阶跃型和梯度型为多模光纤。
光纤的传输模式： 沿半径传播的光波只有能形成驻波的 那些以特定角度射入光纤的光波才能 在光纤内传播，这些光波就称为模。 通常，纤芯直径较粗时，能传播几百 个以上的模，称为多模光纤。只能传 播一个模，称为单模光纤。
自从Hill等人于1978年首次研制出世界 上第一只光纤光栅—光纤布拉格光栅 以来，无论是光纤的写入方法、理论 研究还是应用都获得了飞速发展。国 内外对长周期光纤光栅的研究和应用 研究已经成为一个新的研究热点。目 前对长周期光纤光栅的研究主要集中 在以下几个方面。
wenku.baidu.com
光纤传感器的构成 光纤传感器的基本组成除光纤以外， 还有光源和光电元件。
光源：激光二极管（发射波段为）、 发光二极管（）、白炽灯。 光电元件：常用如下4种光电元件作探 测器，普通光电二极管、雪崩光电二 极管、肖特基光电二极管、光电晶体 管，有时也用电荷耦合器件、光电导 体和光电倍增管等。
光纤传感器种类繁多，可以称为万能 传感器。目前可以证明可作为加速度、 角加速度、速度、角速度、位移、角 位移、压力、弯曲、应变、转矩、温 度、电压、电流 、液位、流量、流速、 浓度、pH值、磁场、声强、光强、射 线等70多个物理量的传感器。但是目 前实际应用的还很少，因此是一个发 展潜力极大的领域。
sin c
1 2 n12 n2 NA n0
光纤的传光原理
sin c 1 2 n12 n2 NA n0
光纤的数值孔径NA表示为, 式中，为光纤周围媒质的折射率。对 于空气，。 数值孔径NA是光纤的一个基本参数， 它决定了能被传播的光束的半孔径角 的最大值，反映了光纤的集光能力。
光纤的传输特性 （1）传输损耗： （2）色散：材料、波导、多模色散。 （3）容量：由于存在光纤色散现象，会 使脉冲展宽，造成信号畸变，从而限 制了光纤的信息容量和品质。
（4）抗拉强度：光纤的弯曲性与光纤的 抗拉强度的大小有关系。 （5）集光本领：光纤的集光本领与数值 孔径有密切的关系。
二 光纤传感器的分类及构成
光纤传感器的分类 （1）功能型光纤传感器：这种类型主要 使用单模光纤。光纤不仅起传光作用， 同时又是敏感元件，即光纤同时具有 传、感两种功能。 （2）非功能型光纤传感器：光纤仅起传 光作用。
三 长周期光纤光栅传感器 的发展现状
长周期光纤光栅是近几年才出现 的一种新型光纤无源器件，它在某些 方面有比光纤布拉格光栅更好的光学 特性，现已在光纤通信和光纤传感等 方面发挥越来越重要的作用。
一 光导纤维基础知识
光纤的结构：光纤由纤芯、包层及外套组 成。
光纤的种类：根据折射率的变化，光纤被 分为阶跃型和梯度型两种。根据光纤的传 输模式，把光纤分为多模光纤和单模光纤 两类。阶跃型和梯度型为多模光纤。
光纤的传输模式： 沿半径传播的光波只有能形成驻波的 那些以特定角度射入光纤的光波才能 在光纤内传播，这些光波就称为模。 通常，纤芯直径较粗时，能传播几百 个以上的模，称为多模光纤。只能传 播一个模，称为单模光纤。
自从Hill等人于1978年首次研制出世界 上第一只光纤光栅—光纤布拉格光栅 以来，无论是光纤的写入方法、理论 研究还是应用都获得了飞速发展。国 内外对长周期光纤光栅的研究和应用 研究已经成为一个新的研究热点。目 前对长周期光纤光栅的研究主要集中 在以下几个方面。
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光纤传感器的构成 光纤传感器的基本组成除光纤以外， 还有光源和光电元件。
光源：激光二极管（发射波段为）、 发光二极管（）、白炽灯。 光电元件：常用如下4种光电元件作探 测器，普通光电二极管、雪崩光电二 极管、肖特基光电二极管、光电晶体 管，有时也用电荷耦合器件、光电导 体和光电倍增管等。
光纤传感器种类繁多，可以称为万能 传感器。目前可以证明可作为加速度、 角加速度、速度、角速度、位移、角 位移、压力、弯曲、应变、转矩、温 度、电压、电流 、液位、流量、流速、 浓度、pH值、磁场、声强、光强、射 线等70多个物理量的传感器。但是目 前实际应用的还很少，因此是一个发 展潜力极大的领域。
sin c
1 2 n12 n2 NA n0
光纤的传光原理
sin c 1 2 n12 n2 NA n0
光纤的数值孔径NA表示为, 式中，为光纤周围媒质的折射率。对 于空气，。 数值孔径NA是光纤的一个基本参数， 它决定了能被传播的光束的半孔径角 的最大值，反映了光纤的集光能力。
光纤的传输特性 （1）传输损耗： （2）色散：材料、波导、多模色散。 （3）容量：由于存在光纤色散现象，会 使脉冲展宽，造成信号畸变，从而限 制了光纤的信息容量和品质。
（4）抗拉强度：光纤的弯曲性与光纤的 抗拉强度的大小有关系。 （5）集光本领：光纤的集光本领与数值 孔径有密切的关系。
二 光纤传感器的分类及构成
光纤传感器的分类 （1）功能型光纤传感器：这种类型主要 使用单模光纤。光纤不仅起传光作用， 同时又是敏感元件，即光纤同时具有 传、感两种功能。 （2）非功能型光纤传感器：光纤仅起传 光作用。
三 长周期光纤光栅传感器 的发展现状
长周期光纤光栅是近几年才出现 的一种新型光纤无源器件，它在某些 方面有比光纤布拉格光栅更好的光学 特性，现已在光纤通信和光纤传感等 方面发挥越来越重要的作用。