文档介绍：光纤的结构和传光原理
(1)光纤的结构
光导纤维,简称光纤,是一种用于传输光信息的多层介质结构的对称圆柱体,其基本结构包括纤芯、包层和涂敷层等,。
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光纤的结构和传光原理
2)光纤的传光原理
根据几何光学理论,当光线以某一较小的入射角θl,由折射率较大的光密物质射向折射率较小的光疏物质时,则一部分入射光以折射角θ2折射入光疏物质,其余部分以θl角度反射回光密物质,根据光的折射定律,光折射和反射之间关系为:
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光纤的结构和传光原理
只有能形成驻波的那些以特定角度射入光纤的光才能在光纤内传播,形成驻波的光线组称为模;它们是离散存在的,即某一种光纤只能传输特定模数的光。
一般用麦克斯韦方程导出的归一化频率f作为确定光纤传输模数的参数。f的值可由下式确定:
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光纤的结构和传光原理
(3)光纤的分类
1)根据光纤的折射率的分布函数分类
根据光纤纤芯折射率分布,主要有阶跃型(Step Index Fiber)和梯度型(Graded Index Fiber)两大类。
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光纤的结构和传光原理
按传输模数分类
可以分为单模光纤和多模光纤两大类。
单模光纤通常是指阶跃型光纤中纤芯直径很小,光纤传输模数很少,原则上只能传送一种模数的光纤,常用于光纤传感器。单模光纤纤芯直径仅有几微米,接近波长。这类光纤传输性能好,频带很宽,具有较好的线性。但因芯小,较难以制造和耦合。
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光纤的结构和传光原理
按材料分类
高纯度石英(Si02)玻璃纤维。这种材料的光损耗比较小,在λ=,。包层采用硼硅材料的锗硅光纤,。
多组分玻璃光纤。用常规玻璃制成,损耗也很低。如硼硅酸钠(Sodium borosilicate)玻璃光纤在λ=,。
塑料光纤。用人工合成导光塑料制成,损耗较大。当λ=,这种光纤的损耗达到100~200dB/km,但由于此类光纤重量轻、成本低、柔软性好,在短距离导光的场合还是适用的
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光纤的结构和传光原理
按用途分类
通迅光纤。用于通迅系统,大多使用光缆。
非通迅光纤。这类光纤有低双折射光纤,高双折射光纤,涂层光纤,液芯光纤和多模梯度光纤等几类。
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光纤的结构和传光原理
按制作工艺分类
应用化学气相沉积法(CVD)或改进化学气相沉积法(MCVD)的工艺制作高纯度石英玻璃光纤。
应用双坩埚法或三坩埚法工艺制作多组分玻璃光纤。
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光纤传感器基本原理及类型
光纤传感器基本原理
光纤传感器的基本原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器,使待测参数与进入调制区的光相互作用后,导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化,成为被调制的信号光,再经过光纤送入光探测器,经解调器解调后,获得被测参数。
由于光纤既是一种电光材料,又是一种磁光材料,即同电和磁存在着某些相互作用的效应,故可以说光纤兼具“传”和“感”的两种功能。
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