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文档介绍：光纤传感器
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鲁帅帅
光纤传感器
光导纤维的结构和导光原理
光导纤维的主要参数
光纤传感器结构原理
光纤传感器的分类
光纤传感器的特点
光纤传感器的应用
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光导纤维的结构和导光原理
圆柱形内芯和包层组成,而且内芯的折射率略大于包层的折射率
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斯乃尔定理
当光由光密物质出射至光疏物质时,发生折射
(a)折射角大于入射角:
(b)临界状态:
(c)全反射:
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光纤导光
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当θr =90°的临界状态时,
Sin θi0定义为“数值孔径”NA(Numerical Aperture)
相对折射率差
arcsinNA是一个临界角,
θi > arcsinNA,光线进入光纤后都不能传播而在包层消失;
θi < arcsinNA,光线才可以进入光纤被全反射传播。
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光导纤维的主要参数
1. 数值孔径(NA)
2. 光纤模式
3. 传播损耗
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1. 数值孔径(NA)
反映纤芯接收光量的多少,标志光纤接收性能。
意义:无论光源发射功率有多大,只有2θi张角之内的光功率能被光纤接受传播。
大的数值孔径:有利于耦合效率的提高。
但数值孔径太大,光信号畸变也越严重。
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2. 光纤模式
光波沿光导纤维传播的途径和方式
在光导纤维中传播模式很多对信息的传输是不利的,导致合成信号的畸变,因此我们希望模式数量越少越好。
阶跃型的圆筒波导内传播的模式数量表示为
希望V小:d不能太大,n2与n1之差很小
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3. 传播损耗
损耗原因:光纤纤芯材料的吸收、散射,光纤弯曲处的辐射损耗等的影响
传播损耗(单位为dB)
式中, I——光纤长度;
a——单位长度的衰减;
I0——光导纤维输入端光强;
I——光导纤维输出端光强。
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