光纤传像束原理及现象
光纤传像束原理及其应用
光纤传感器根据光纤的干涉效应、光强变化等现象，感知被测量信息的变化， 并将其传输至处理系统进行处理。常见的光纤传感器有干涉型光纤传感器、光强 型光纤传感器、荧光光纤传感器等。
二、光纤传感器的应用
1、石油化工领域
在石油化工领域，光纤传感器被广泛应用于监测油井温度、压力等参数。由 于光纤传感器具有抗高温、高压、化学腐蚀等特点，因此能够为石油化工企业的 安全生产提供可靠的保障。
一、光纤传感器的原理
光纤传感器的基本原理是利用光纤中光的传播特性来感知和传输被测量的信 息。光的传播特性包括光的强度、波长、相位等，这些特性都可以受到外界环境 因素的影响，从而实现对各种物理量如温度、压力、位移等的测量。
光纤的基本结构由纤芯和包层组成，其中心是纤芯，外围是包层。光在光纤 中传播时，由于纤芯和包层的折射率不同，光会在纤芯和包层之间反射，这种反 射现象称为全反射。全反射使得光在光纤中不断反射，向前传播，因此光纤可以 传送光信号。
在离散模型中，最著名的模型是 contingency current graph（CG）model。 该模型通过将系统中所有可能的故障事件表示为节点，并用有向边表示故障之间 的依赖关系，来构建一个故障图。在这个图中，节点表示故障事件，边表示故障 之间的因果关系。通过分析这个图，可以找到系统的薄弱环节并采取相应的措施 来提高系统的韧性。
五、总结
光纤传感器作为一种重要的传感器类型，在多个领域中都有着广泛的应用。 其高精度、快响应速度和易于集成等优点使得光纤传感器在许多情况下成为其他 传感器的有力竞争者。尽管在实际应用中还存在一些挑战，如抗干扰能力和信号 衰减等问题，但随着技术的不断进步和新材料的出现，这些问题也将逐渐得到解 决。可以预见，未来光纤传感器将在更多领域中发挥重要作用，推动智能化、小 型化、高精度监测技术的发展。
成像光纤 原理
成像光纤原理
成像光纤是一种用于传输图像的光纤，它具有特殊的内部结构，可以将光束准确地导引到目标位置以形成图像。
成像光纤的原理是利用传输的光束在光纤内部多次的全反射。
光束首先被引导进入光纤的输入端。
在光纤的内部，光束会不断地与光纤的壁面发生全反射，使其沿着光纤的轴线继续传输。
在传输过程中，光束会经历不断的弯曲和折射，这些折射会导致光束的路径发生改变，从而形成图像。
为了实现图像的传输，成像光纤的内部结构通常由一个或多个聚焦物镜组成。
这些聚焦物镜可以使光束在传输过程中保持聚焦状态，使得图像质量更高。
此外，光纤的外部表面也会进行特殊的处理，以减少光束的损失和干扰。
成像光纤可以在医学、工业检测、摄像等领域中得到广泛应用。
在医学领域，成像光纤可以用于内窥镜、光学相干断层扫描等技术，使医生能够观察到人体内部的情况。
在工业领域，成像光纤可以用于检测设备的内部情况，以及进行无损检测。
在摄像领域，成像光纤可以用于提高摄像设备的图像品质和灵活性。
总之，成像光纤通过利用全反射的原理，在光纤内部精确地传输光束，从而实现图像的传输。
它在各个领域中都有着广泛的应用前景。
光纤的原理及传输过程
光纤的原理及传输过程光纤是指将光束引导在加工成一定形状的均匀介质中传输的一种工程结构。
光纤传输的原理主要有两个：全反射和多重色散效应。
全反射是指当光线在两种介质交界面上射入时，入射角度大于或等于一定值（称为临界角），则全部反射回原始介质中，不发生折射。
利用这个原理，可以让光线沿着光纤无限制地传输。
而多重色散效应是指不同频率的光波传播速度不同，不同频率的光波传输的距离也不同。
在光纤传输过程中，多重色散效应可能导致光波信号的色散和扩展，影响光纤的传输质量。
为了减少多重色散效应的影响，通常在光纤的芯层中掺入少量的杂质，比如氧化铝、铌酸锂等，以改变光波的传播速度和频率分布，从而减少色散效应。
光纤传输过程分为两部分：发射和接收。
在发射端，光源将电信号转换为光信号，然后将光信号输入到光纤中。
常用的光源有：激光二极管、发光二极管、半导体激光器等。
将电信号转换为光信号的装置称为光调制器，其中较为常见的光调制方式有两种：强度调制和相位调制。
强度调制是指通过变化光源电流的大小来改变输出光的强度，从而改变光的信息。
相位调制则是指在光信号中注入一个调制信号，通过改变调制信号的相位来改变光波波峰和波谷的位置，从而改变光的信息。
在光纤中传输的光信号是由一种或多种波长的光波组成的，其中每个波长的光波都要经过一定的传输距离。
在传输过程中，由于存在衰减、色散等因素的影响，光信号的强度和频谱分布都会发生变化。
为了保证传输质量，通常在光纤的适当位置进行信号增强和频谱修正。
在接收端，光信号从光纤中传输到接收器，接收器将光信号转换为电信号，并进行处理。
接收器通常由两部分组成：探测器和放大器。
探测器是将光信号转换为电信号的部分，主要有两种类型：光电转换器和半导体光电二极管。
探测器将光信号转换为电信号后，还需要放大器对电信号进行放大和过滤。
放大器主要是为了增强和过滤电信号。
常见的放大器有半导体放大器和掺铒光纤放大器等。
放大器能够跨越较长距离传输信号，从而减少信号衰减和噪声。
解释光纤的原理及应用实例
解释光纤的原理及应用实例1. 光纤的原理光纤是一种传输光信号的纤细玻璃或塑料管道。
它由一个或多个玻璃或塑料纤维组成，通过利用光的反射和折射来传输光信号。
光信号在光纤内通过全内反射的方式传输，从而实现高速、大容量的数据传输。
光纤传输的核心原理是光的全内反射。
当光从一个介质传到另一个折射率较小的介质时，会发生折射现象。
在光纤中，光信号被传输的光纤芯心（core）中进行，而外部包围着光纤芯心和光纤外壳（cladding）的是光纤的折射层。
光信号在光纤芯心中传输时，会发生多次的全内反射，避免了光信号的能量损失。
这样，光信号能够在光纤中远距离传输。
光纤的原理还涉及到光的吸收、色散、衰减等因素。
光的吸收会导致光信号的衰减，因此光纤的材料需要具有低吸收率。
光的色散是指光信号在光纤中传输时，不同频率的光信号具有不同的传播速度，从而导致信号畸变。
为了减小光纤的色散，可以采用增加光纤的纯度、使用窄带光源等方法来进行补偿。
2. 光纤的应用实例光纤作为一种高速、大容量的数据传输媒介，在现代通信和网络领域得到广泛应用。
以下是一些光纤的应用实例：2.1 光纤通信光纤通信是光纤应用的最主要领域之一。
光纤通信通过将光信号转换为电信号进行传输，实现了远距离、高速、大容量的数据传输。
光纤通信在电话、电视、互联网等领域起着重要作用。
光纤通信的优势包括低损耗、大带宽、抗干扰能力强等特点。
2.2 医疗领域在医疗领域，光纤被广泛应用于内窥镜、激光手术器械等医疗设备中。
光纤的灵活性和小尺寸使其能够轻松进入人体内部进行观察和治疗。
光纤还能够传输激光光束进行组织切割、凝固等操作。
2.3 传感器光纤传感器是一种利用光纤的特性来测量和检测物理量的传感器。
光纤传感器可以检测温度、压力、拉力等物理量，并将其转换为光信号进行传输。
光纤传感器具有高精度、远距离传输等优势，被广泛应用于工业、军事、环境监测等领域。
2.4 光纤传输网络光纤传输网络采用光纤作为传输介质，实现多节点之间的高速数据传输。
光在光纤中传播的原理
光在光纤中传播的原理光在光纤中传播的原理是基于全反射的原理。
光纤是一种具有高折射率的细长柱状物体，由内核和包层两部分组成，内核的折射率高于包层。
当光线从一种介质进入到折射率较高的介质中时，光线会向离法线较近的方向偏折，这一现象被称为折射。
而当入射角大于一个临界角时，光线将无法透射出来，而是会发生全反射，并在介质内部持续传播。
在光纤中，光线沿着光纤轴进行传播。
当光线由空气等折射率较低的介质入射到光纤的核心中时，光线会在核心与包层的边界上发生折射，向离法线较近的方向偏折。
为了保证光在光纤中能够有效传播，光纤的包层需要具有较低的折射率。
这样，当光线从核心进入包层时，由于折射率的变化，光线将再次发生折射，向核心方向偏折，这种现象被称为全反射。
全反射的发生需要满足入射角大于临界角的条件。
临界角取决于折射率的差别，通常会在光纤中选择折射率差异较大的材质来实现。
由于包层的折射率低于核心，所以光纤的包层是起到全反射的作用，确保光线能在光纤中传播。
在光纤中，光线会沿着光轴传播。
光线会被内核的折射率高于包层的结构所束缚住。
这种束缚是由于光线在光纤内部发生多次全反射形成的。
在光纤内部，光线通过多次全反射，沿着光轴直线传播。
由于光纤的制造工艺能够精确控制光纤的结构，所以光线的传播会非常稳定。
光线传输的损耗非常小，能够传输长距离。
但是需要注意的是，即使在理想情况下，光纤中也会存在一些损耗。
主要的损耗包括吸收损耗和散射损耗。
吸收损耗是由于光被光纤材料吸收而导致的能量损失。
散射损耗是由光线在光纤材料内部发生散射而引起的能量损失。
为了减小损耗，光纤的核心和包层会采用低损耗的材料。
光纤的直径也会被控制在一定范围内，以减小散射效应。
此外，光纤的制造工艺也会不断改进，以提高光纤的质量和传输性能。
总之，光在光纤中传播的原理是基于全反射的原理。
利用光的折射和全反射，在光纤的内核和包层的边界上，使光线能够持续地传播。
光纤的制造工艺和材料的选择能够减小传输损耗，提高光的传输质量。
光纤的工作原理及应用场景
光纤的工作原理及应用场景工作原理光纤，即光导纤维，是一种能够传输光信号的细长柔韧的光学器件。
它由一个或多个包覆在外层的一根或多根光芯组成。
光纤的工作原理主要基于光的全反射现象。
当光从一种介质进入另一种具有较高折射率的介质时，光线会发生折射。
根据光线从光密介质（如玻璃）射入光疏介质（如空气）时的折射规律，当入射角大于临界角时，光线将完全反射回光密介质中。
光纤光导的原理就是利用了光的全反射现象。
在光纤的外层光芯中注入光信号，这些光信号会在光芯内部一直以全反射的方式传播。
由于光纤的结构设计，光纤能够将光信号传输得非常远，并且保持信号的强度和质量。
应用场景光纤作为先进的光学传输技术，被广泛应用于各个领域。
下面将介绍几个主要的应用场景：1. 通信领域光纤通信是光纤技术最重要的应用之一。
相较于传统的铜线传输，光纤传输具有高带宽、低损耗、抗干扰等优势。
光纤通信可以用于长距离的电话、互联网和广播电视信号的传输。
另外，在数据中心和局域网中，光纤通信也被广泛采用，以满足高速、大容量的通信需求。
2. 医疗领域光纤在医疗领域的应用主要体现在内窥镜和激光手术器械中。
内窥镜是一种能够在人体内进行检查和手术的器械，其内部使用了光纤传输图像和光源。
通过光纤的引导，医生可以观察到人体内部的细节，从而进行诊断和手术。
3. 光学传感器光纤传感器是利用光纤作为传感元件的传感器。
光纤传感器的工作原理是将测量对象和光纤接触或互相靠近，利用测量对象对光信号的影响来检测和测量物理量。
光纤传感器具有高灵敏度、抗干扰性强的优点，广泛应用于温度、压力、应力、流量等物理量的测量。
4. 光纤传输图像光纤可以用于传输图像，其中最常见的应用就是光纤显示器。
光纤传输的图像具有高分辨率和高质量，可以用于医学影像、安防监控、工业检测等领域。
另外，光纤光束调制也可应用于光学设备中的图像透镜、光学防抖等功能。
5. 光纤传感网络光纤传感网络结合光纤传感技术和网络传输技术，可以实现对环境和物体的实时监测和控制。
光学系统中的光纤传像束
过光学物镜把 目标 成像 于传像束 的端 面上 ，该端 面
上的图像 可以看作是 由许 多亮度不等 的像元组成 的。 每根光纤都有 良好 的光学 绝缘性 能 ，即其独立传光
Ａ ｓｒｃ： ｐ ｃｌ ｂｒｂｎ ｌ （ Ｆ ） ｒ ｆ ｘ ｌ ｐ ｓｖ ｅｉ ｓ ｓｄｆｒｒｎｍ ｔｎ ｉ ｕｅ． ｏ ｐｒｄｔ ｔｅ ｂ ｔ ｔＯ ｔ ａ ｆ ｅ ｕ ｄｅ Ｏ Ｂ ａｅｌ ｉ ｅ ａｓ ｅｄ ｖ ｅ ｅ ａｓ ｉｉ ｐｃ ｒ Ｃ ｍ ａｅ ａ ｉ ｉ ｓ ｅ ｂ ｉ ｃ ｕ ｏｔ ｔｇ ｔ ｓ ｏｈ
学元件 ．将 多根一定长度 的光纤 有规则地 集合成束 以实 现图像 的传递 ，是一种 可任 意弯 曲的传输 图像 的无源器件 。 由于其特有 的不 可替代 的特性 ，光纤
传像束被广泛 应用于 医学 、工业 、科研 、军事等 众
多领域【］ Ｊ。 － ２
传像 机理的限制 ，在输 出图像 的背景 中附加 了光纤
Ｌ ｕ ｊ， Ｎ ａ－ｉ Ｉ ｉ ｕ ＷＡ ＧＹ ｎ ｊ Ｇ ＿ ｅ
（ ａｇ ｈ ｎ ｎｔｕｅｆ ｐｉ ， ｉ Ｍｅｈ ｎ ｓ ｎ Ｐ ｙｉ ， ｈ ｅｅ ｃｄｍ ｏＳ ｉ ｃｓＣ ａｇｈ ｎ １０ ３ ， ｈ ａ Ｃ ｎ ｃ ｕ Ｉｓ ｔ Ｏ ｔ ｓ Ｆｎ ｃａ ｉ ｄ ｈｓ ｓ Ｃ ｉ ｓＡ ａ ｅ ｙｆ ｃ ｎｅ ｈ ｃ ｕ ３０ ３ Ｃ ｉ ） ｈ ｉ ｔｏ ｃ ｅ ｃａ ｃ ｎ ｅ ， ｎ ｎ
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光纤工作原理
光纤工作原理光纤是一种新型的光学信息传输介质，它由一根玻璃纤维和一层覆盖在外面的透明膜组成。
当光束从核心中射出时，光线会在透明膜上发生反射，使受到的光束绕过核心入射到核心玻璃纤维的另一端。
在这一过程中，光束的传播方向不受到任何外来的干扰，从而保证了光纤的极大的数字信号传输精度。
因此，光纤逐渐被用来取代传统的铜线电缆通信系统，成为全球信息传输的主要媒介。
光纤工作原理主要是利用反射和衍射物理现象。
光纤由一根核心组成，核心内有光在其内部传播，在外层覆盖层的用来把光束引入核心的玻璃纤维，此时光线开始发生反射，因此光束回到核心中心，衍射可以将光束引入纤维的侧面。
此时纤维的边缘的角度与核心的大小有关，核心的大小决定了光在纤维内传播的距离。
例如，光在大核心纤维传播的距离更长，所以大核心纤维能保证长距离传输信号。
光纤在信号传输中最为显著的特点是具有很强的隔离性。
一般来说，在光纤中传输的信号只能在核心内传播，但光纤将传播的信号限制在核心内，而不会传播到纤维的外部，这样就能有效的阻止外部的干扰，从而保证信号的传输精度。
此外，光纤具有抗干扰能力强，耐热性好，维护方便等优点。
它在重负荷信号传输时，只要满足物理条件，就可以保证信号的高精度传输。
而且光纤不会受到电磁辐射的干扰，能够被安全地应用在多种环境，在受潮湿介质环境下也有很高的可靠性。
这就使得光纤在医疗，航空，军事等高要求性能的领域得到了广泛的应用。
总之，光纤在传输信号的领域有着广泛的应用，具有可靠性，精度高，隔离性好和耐用性等特点，在基础设施建设，网络通信，远程监控等方面得到了广泛的应用。
随着技术的发展，光纤的信号传输将在更多领域发挥重要作用，为人们节省更多的时间和成本，推动技术的进步。
实验一 光纤传像束
实验一光纤传像束光纤一般是指由透明介质构成，直径与长度之比小于1：1 000的细丝。
光线从光纤的一端入射，沿着光纤传播，最后从另一端出射。
单条光纤只能传光，不能成像(如图1所示)。
如果将许多光纤固定在一起，构成光纤束，就可以将具有一定面积的像面通过每根光纤，逐点地将像由光纤束的一端传至另一端。
根据光纤传输光线方式的不同，可以将其分成两大类，一类是由均匀透明介质构成，光线在光纤内部通过表面的全反射和直线传播进行传输．称为全反射光纤或阶梯型光纤：另一类光纤由非均匀介质构成，中心折射率高，边缘折射率低，光线在光纤内部沿着曲线传播，称为梯度折射率光纤。
这两类光纤传播光线的方式不同，应用的范围也不同。
传像光纤主要由全反射光纤构成。
全反射光纤的性质最简单的全反射光纤是由均匀透明介质构成的圆柱形细丝，称为单质光纤，如图2所示。
光纤传像束的原理用于传像束的光纤必须有很好的外包层。
用传像束传像有许多特殊的优点，如长度和空间无严格限制，具有很大的数值孔径，没有像差。
它的缺点是：光纤束中的少数光纤可能被折断，使输出像面上出现盲点：输入输出端的排列形状可能有变形，引起像的变形；只存在一对共轭面，而且景深很小；分辨率受光纤直径的限制。
如果要使图像传送得更清晰，就要尽可能选用直径较小的光纤，因为光纤越细，在一定的传像束上就能容纳进更多的光束，这样就能传送更多的像元。
显然，像元越多，图像就越清晰。
实验二昆特管现象实验中课观察到在昆特管中液体出现“喷泉”现象，即驻波的波腹处，空气振动剧烈，形成环形飞溅的煤油浪花，波节处液体静止不动。
实验原理驻波是由振幅、频率、振动方向均相同而传播方向相反的两列波迭加而成的；由扬声器发出的入射声波在管内的另一端发生反射，波长与管长满足一定的条件，反射波与入射声波叠加就形成驻波。
在昆特管中驻波的波腹处，空气振动剧烈，气压小，从而吸起该处的煤油，使得波腹处的煤油飞溅，环液体振动最激烈；而在驻波的波节处，驻波能量极小，且两侧波腹处的空气向此聚集，气压大，将此处煤油下压，使得煤油只能向两侧（波腹位置）流动，液体基本静止不动。
光纤传感器的原理及应用
统外部观察 、 监视系统 内部情 况， 其原理 图如 下图 ４所示 。它 由物镜 、 传像束 、 传光束、 目镜组成 。光源发出的光通过光束 照 射到被测物 体上 ， 明视场 ， 照 通过物镜和传像 束把 内部结构 图 像送出来， 以便观察或照相 。
接 收装置转换为 电信号 ，经过信 号处理电路处理后便 可 以正
聂 帅华 ， ， 西 南 昌 人 ， 男 江 本科 在 读 。研 究方 向 ： 子技 术 ， 电 通信 工程 。
６ ８—
一
应 用 技 术 与 研 究 囊
中的光强度产生调制。可直接连接光探测器变成 电信号 （ 即调 制的强度包括 电信号） 。
３ ． 相 位 调 制 光 纤 传 感 器 ．２ ２
一
部分反射回纤芯。 但当入射角ｅ 小于临界入射角ｅ 时， 。 光线
反复逐 次全反射 ， 呈锯齿波形状在纤芯 内向前传播 ， 最后从光
纤 的 另一 端 射 出 ， 就 是 光 纤 的 传 光 原理 【 这 ２ ＿ 。
器解调后 ， 获得被测参数 。
３２ 光 纤 传 感 器 分类 ．
就 不 会 透 射 出 界面 ， 全 部 被 反 射 ， 在纤 芯 和 包 层 的 界 面 上 而 光
点介绍了光纤传 感器 的原理及 其在 各方面的广泛应用 。光 纤
传 感 器 的 应 用 远 不 止 于 此 ， 了上 述 应 用 之 外 ， 传 感 器 在 全 除 纤 光 网络 安 全 、 长 油 田使 用 、 物 传 感 、 联 网 等 各 方 面 也 有 延 生 物 重 要 应 用 ， 且我 们 相 信 光 纤传 感 器 还 会 得 到进 一 步 的 发 展 ， 并 应 用 到 人们 生活 的方 方 面 面 。
常规传像束
常规传像束
产品概述
传像束是一种柔性的无源图像传输器件，其结构是将许多一定长度的光纤单丝集合成束，两端的单丝按一一对应关系紧密排列，经固化研磨后即成为传像束。
在传像束一端投射的图像被其中的每根单丝分割成每个不同的像元，分别传送至另一端面再集合成像。
传像束具有柔软传像、耐电磁辐射、可在高低温环境中使用等特点。
图1 常规传像束图2 光纤传像总示意图
应用场合
●医用内窥镜，
●兽医内窥镜
●工业应用领域
●科学实验
性能指标
图3 光谱透过率曲线图
产品描述
图4 传像束总示意图传像束接受订制产品。
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。
光纤的工作原理
光纤的工作原理
光纤是一种利用光的传输特性进行信息传输的技术。
其工作原理是基于光的全反射现象。
光纤由一个光导芯和一个光导层组成。
光导芯是一个非常细长的玻璃或塑料纤维，它具有非常高的折射率。
光导层则包围在光导芯的外部，折射率低于光导芯。
当光线从一个介质进入到另一个折射率较高的介质时，光线会发生折射。
而当光线从一个折射率较高的介质射入到一个折射率较低的介质时，光线会发生反射和折射。
光纤的工作原理就是利用光的反射和折射来实现信息传输。
在光纤中，当光线射入光导芯时，会与光导芯的表面发生全反射。
这意味着光线会在光导芯内不断地反射和传播。
由于光导芯的折射率高，并且光导层的折射率低，光线会始终被束缚在光导芯内部，而不会逸出。
当光信号被发送到光纤的一端时，光信号会沿着光纤不断传播，而不会因为光线的传输距离的增加而衰减。
这是因为光纤的光导芯和光导层能够保持光信号的高纯度和高质量，减少能量损失。
光纤可以传输各种不同的光信号，包括数据、语音和视频等。
通过对光信号的调制和解调，光纤可以实现高速的数据传输。
总结起来，光纤的工作原理是利用光的全反射现象，通过折射
将光信号束缚在光导芯内部进行传输。
这种工作原理使得光纤成为一种高效、高速、低衰减的信息传输技术。
光纤传感器的基本原理及在医学上的应用
２００8年9月中国医学物理学杂志Sep ．,２００8第２5卷第5期ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｄｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓＶｏｌ．25．Ｎｏ．5光纤传感器的基本原理及在医学上的应用孙素梅1，陈洪耀2，3，尹国盛2（1.漯河医学高等专科学校，河南漯河462000；2.河南大学物理与电子学院，河南开封475004；3.中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽合肥230031）摘要：目的：本文的目的简要介绍光纤传感器的基本原理和简单分类，重点阐述传光型光纤传感器在医学的压力、流速、ｐＨ值等五方面的应用。
方法：光纤传感器基本原理是将光源发出的光经光纤送入调制区，在调制区内，外界被测参数与进入调制区的光相互作用，使光的强度、频率、相位、偏振等发生变化成为被调制的信号光，再经光纤送入光探测器、解调器而获得被测物理量。
光纤传感器按其传感原理可分为两大类：一类是传光型传感器，另一类是传感型传感器。
结果：目前在医学上应用的主要是传光型光纤传感器。
光纤传感器主要优点：小巧、绝缘、不受射频和微波干扰、测量精度高。
医疗上的图象传输是传输型光纤传感器应用中很有特色的一部分。
只需将许多光纤组成光纤束，就可以做成能有效地使图象空间量子化的传感器。
自从光导纤维引入到内窥镜以后，扩大了内窥镜的应用范围。
光导纤维柔软、自由度大、传输图象失真小、直径细等优点使得各种内窥镜检查人体的各个部位几乎都是可行的，且操作中不会引起病人的痛苦与不适。
其中光纤血管镜已应用于人类的心导管检查中。
在进行激光血管成形术时，血管镜可提供很多重要的信息，用以引导激光辐射的方向，选择激光的能量和持续时间，并可了解在成形术后的治疗效果。
光纤内窥镜不仅用于诊断，也正进入治疗领域中，例如用于做息肉切除手术等。
微波加温治疗技术是当前治疗癌症的有效途径，但微波加温治疗癌症技术的温度难以控制，而光纤温度传感器恰可以对微波加温治疗癌症的有效温度进行监测，从而使温度不致于过高杀死人体的正常细胞，也不会过低达不到治疗目的，使癌细胞进一步扩散。
光纤传像束原理及其应用
欲使光 线在光纤 的 内外介 质分界 面上发生 全反 射 ，则入射角 ， 须大 于或等于临界角 。
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另一端 。
光纤 一般是指 由透 明介 质构成 ，直径与 长度之 比小 于 １１ ０ ： ０ ０的细丝 。光线从光纤 的一端入射 ，沿
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图 ３ 外包 光纤 传 播 光束 的 光路 图
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光纤的信号传播的原理
光纤的信号传播的原理光纤的信号传播原理是基于光的全反射现象和光的波导特性。
光纤由一个中心的光导芯和外围的包层构成。
光信号通过芯层中的光波沿着光纤传播。
在光纤内部，光信号不断地发生全反射，从而实现了信号在光纤中的传播。
光波的传输具有波导特性，即只有波长小于临界角的光波才能在光导芯中传播，超过临界角的光波将会被全反射而无法泄漏出去。
这样，通过控制光导芯和光纤包层的折射率差，可以实现光信号在光纤中的持续传播。
光纤通信系统一般采用单模光纤和多模光纤。
单模光纤的光导芯直径较小，只允许一个模式的光信号在其中传播，适用于长距离通信。
多模光纤的光导芯直径较大，允许多个模式的光信号在其中传播，适用于短距离通信。
在光纤中，光信号的传播速度较快，约为光速的2/3。
通过合理的设计和制造，光纤的损耗可降低到每千米几分贝以下。
由于光波在光纤中传播时不受电磁干扰的影响，光纤通信具有抗干扰性能好的特点。
光纤的信号传播原理可总结为以下几个步骤：1. 信号的光波发射：光信号通过光源（例如激光器或发光二极管）发射出来，携带着信息。
2. 入射光的耦合：光信号经过透镜或光纤耦合器等光学元件，将光束传输到光纤接口。
3. 光信号的传播：一旦光信号进入光纤，它会沿着光导芯中的波导特性传播。
信号会不断地发生全反射，遵循光的波导特性。
4. 光信号的衰减：在光纤中，光信号会因为各种损耗而衰减。
主要的损耗形式有吸收损耗、散射损耗和弯曲损耗等。
5. 信号接收与解调：光信号到达接收端后，通过光检测器转换为电信号。
然后，对电信号进行解调处理，还原出原始的信息。
总的来说，光纤的信号传播原理是基于光波的全反射和波导特性。
它依靠光的传输速度快、抗干扰性强和衰减较低的特点，实现了高速、远距离的信息传输。
光纤通信系统已被广泛应用于各个领域，包括长距离通信、互联网和电视信号传输等。
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光纤传像束是通过多个玻璃或塑料纤维束联合传输光信号的技术。
这种技术在医学、通信和工业领域都得到了广泛应用。
以下是光纤传像束的基本原理及现象：
原理：
1.全反射原理：光纤传像束基于光的全反射现象。
当光线从光密介质射向光
疏介质时，入射角大于临界角时，光线会发生全反射，完全在光密介质内部
反射。
2.多个光纤捆绑：光纤传像束通常由数百甚至数千根非常细小的光纤捆绑在
一起。
每根光纤充当信号的传输通道。
3.图案编排：在捆绑过程中，光纤的排列和编排是按照要传输的图像或信号
进行设计的。
这样可以确保在传输过程中，捆绑的光纤可以正确地将原始图
像的各个部分传输到相应的位置。
现象：
1.灵活性：光纤传像束非常灵活，可以弯曲和弯折而不影响信号传输。
这使
得它在一些需要穿越曲线和弯道的应用中非常实用，例如内窥镜。
2.集束效应：捆绑在一起的多个光纤在一端聚集，形成一个集束。
这个集束
可以通过一个小的端口或接口插入到需要传输图像或信号的设备中。
3.保真度：光纤传像束的设计和制造可以实现较高的图像保真度。
每根光纤
的位置和方向都精确控制，以确保信号的精准传输。
4.分辨率：光纤传像束的分辨率取决于光纤的直径和排列密度。
更小直径和
更高密度的光纤捆绑通常会带来更高的分辨率。
5.透明度：光纤通常是透明的，因此它们可以传输可见光范围内的图像，也
可以用于红外和紫外光的传输，具有较宽的波长范围。
总的来说，光纤传像束通过利用全反射原理和光纤的灵活性，实现了在弯曲和弯折的情况下对光信号的高效传输，从而在医学、工业和通信等领域发挥了重要作用。