强度调制型
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强度调制器调制带宽
强度调制器调制带宽一、工作原理强度调制器是利用半导体材料的半导体光栅效应来实现光信号的调制。
当光信号通过半导体材料时，光子会激发出电子和空穴对，形成载流子。
当外加一定电场时，载流子会受到电场力的作用而移动，从而改变半导体的折射率，引起光信号的传播速度和强度的变化。
通过调节外加电场的强度和频率，可以实现光信号的调制。
二、分类强度调制器主要分为两种类型：电调制器和光调制器。
1. 电调制器：电调制器是利用电场调制光信号的强度的器件。
它通常由半导体材料制成，通过在半导体材料上施加电场来调节其折射率和吸收率，从而改变光信号的传播速度和强度。
电调制器具有调制速度快、调制深度大、功耗低等优点，广泛应用于光通信系统中。
2. 光调制器：光调制器是利用光场调制光信号的强度的器件。
它通常采用非线性光学效应或光栅效应来实现光信号的调制。
光调制器具有调制速度快、调制深度大、紧凑型、低功耗等优点，适用于光通信、光传感等领域。
三、应用强度调制器广泛应用于光通信、光传感、激光雷达、生物医学等领域。
具体应用如下：1. 光通信：在光通信系统中，强度调制器被用于调制和解调光信号，实现光信号的传输和处理。
它可以提高光信号的传输速度、距离和带宽，保证光通信系统的性能和可靠性。
2. 光传感：在光传感系统中，强度调制器可以用于信号的调制和解调，实现光信号的采集和处理。
利用强度调制器可以实现高灵敏度、高分辨率的光传感系统，广泛应用于环境监测、气体检测、生物检测等领域。
3. 激光雷达：在激光雷达系统中，强度调制器可以用于调制激光信号，实现距离和速度的测量。
通过强度调制器可以提高激光雷达系统的测量精度和分辨率，广泛应用于地质勘探、环境检测、无人驾驶等领域。
4. 生物医学：在生物医学领域，强度调制器可以用于光谱分析、病灶检测、光疗等应用。
利用强度调制器可以实现对生物组织的高分辨率成像和治疗，提高医学诊断和治疗的效率和精度。
四、发展趋势随着光通信和光传感技术的不断发展，强度调制器也在不断创新和改进。
光纤传感原理及应用技术课件
2.2 四种常见的光纤干涉仪 （3）萨格纳克（Sagnac）光纤干涉仪
8 A 0c
1
2
光纤耦合器
光纤陀螺是近20年来发展起来的一门新技术，除了在航空航天技术中用于导 航、制导、定位外，也可用于石油钻井中跟踪钻头位置、机器人控制、汽车 以及在其他测量角度的系统中应用。与传统的机电陀螺相比，光纤陀螺具有 启动快、体积小、成本低等优光纤点传，感原因理此及应它用更技具术课有件竞争力。
B-两束光波在相遇点的光程差不能太大。
光纤传感原理及应用技术课件
光纤传感原理 与应用技术
2.2 四种常见的光纤干涉仪 （1）迈克尔逊(Michelson)光纤干涉仪
LD 分光镜
固定反射镜
可移动 反射镜
光探测器
LD 光探测器
固定反射镜 3dB
可动端S(t)
2k0L
光纤干涉仪与普通的光学干涉仪相比，优点在于： （1）容易准直； （2）可以通过增加光纤长度来增加光程，以提高干涉仪的灵敏度； （3）封闭式的光路，不受外界干扰； （4）测量的动态范围大。
Fiber
Fiber
图3 光纤传感器传感探头具体的结构形式 Fig.3 Diagram of the fiber-optic temperature sensor probe
图416 光吸收系数强度调制辐射量传感器
射线辐射会使光纤材料的吸收损耗 增加，使光纤的输出功率降低，从 而构成强度调制辐射量传感器光。纤传感原理及应用技术课件
光纤传感原理 与应用技术
2.2 四种常见的光纤干涉仪 （4）法布里珀罗（FabryPerot）光纤干涉仪
(c)
光纤传感原理及应用技术课件
光纤传感原理 与应用技术
3、偏振调制型光纤传感器技术
8 A 0c
1
2
光纤耦合器
光纤陀螺是近20年来发展起来的一门新技术，除了在航空航天技术中用于导 航、制导、定位外，也可用于石油钻井中跟踪钻头位置、机器人控制、汽车 以及在其他测量角度的系统中应用。与传统的机电陀螺相比，光纤陀螺具有 启动快、体积小、成本低等优光纤点传，感原因理此及应它用更技具术课有件竞争力。
B-两束光波在相遇点的光程差不能太大。
光纤传感原理及应用技术课件
光纤传感原理 与应用技术
2.2 四种常见的光纤干涉仪 （1）迈克尔逊(Michelson)光纤干涉仪
LD 分光镜
固定反射镜
可移动 反射镜
光探测器
LD 光探测器
固定反射镜 3dB
可动端S(t)
2k0L
光纤干涉仪与普通的光学干涉仪相比，优点在于： （1）容易准直； （2）可以通过增加光纤长度来增加光程，以提高干涉仪的灵敏度； （3）封闭式的光路，不受外界干扰； （4）测量的动态范围大。
Fiber
Fiber
图3 光纤传感器传感探头具体的结构形式 Fig.3 Diagram of the fiber-optic temperature sensor probe
图416 光吸收系数强度调制辐射量传感器
射线辐射会使光纤材料的吸收损耗 增加，使光纤的输出功率降低，从 而构成强度调制辐射量传感器光。纤传感原理及应用技术课件
光纤传感原理 与应用技术
2.2 四种常见的光纤干涉仪 （4）法布里珀罗（FabryPerot）光纤干涉仪
(c)
光纤传感原理及应用技术课件
光纤传感原理 与应用技术
3、偏振调制型光纤传感器技术
第四章 强度调制型光纤传感器2.
第四章 强度调制型光纤传感器
4.4 光模式强度调制
第四章 强度调制型光纤传感器
4.4 光模式强度调制
第四章 强度调制型光纤传感器
4.4 光模式强度调制
第四章 强度调制型光纤传感器
4.4 光模式强度调制
甲烷是易爆气体，也是多种液体燃料的主要成分，同时也 被认为是温室效应最重要的气体之一，据报导甲烷吸收红外线 能力是一氧化碳的15~30倍，占据整个温室贡献量的15%。
第四章 强度调制型光纤传感器
4.4 光模式强度调制
组成
发射光纤、受待测量控制的可动光闸和接收光纤
调制原理
在发送光纤和接收光纤之间加入一定形式的受待 测量控制的可动光闸，对进入接收光纤的光束产 生一定程度的遮挡，产生光强度调制，进而实现 测量。
光闸形式
固体材料、液体、遮光片、光栅、码盘、待测 物体本身等。
通常发送光纤不动， 而接收光纤可以作横向 位移、纵向位移或转动, 实现对发射光纤与接受 光纤之间偶和效率的调 制，改变光电探测器所 接受的光强度，从而实 现对位移(或角位移)、 压力、振动、温度等物 理量的测量。
第四章 强度调制型光纤传感器
4.3 透射式强度调制
优点：结构简单
不足：灵敏度低、动态范围小
透射式– 振动 、位移等
*缺点：需要精密机械调整和固定装置
反射式
* 无需精密调整装置
第四章 强度调制型光纤传感器
4.4 光模式强度调制
传感头：多模光纤 机理：芯模 包层模 类型：光模式强度调制
最小可测位移：0.01nm；动态范围：110dB 可测压力、水声等
第四章 强度调制型光纤传感器
检测生产流水线上瓶盖及商标
第四章 强度调制型光纤传感器
强度调制型光纤传感器综合控制补偿系统的设计
中 图分 类 号 ： ２ ３ ＴＮ ５
反 射式 强度调 制 型光纤传 感 器补偿 方法 的研 究 一直受 到广 泛关 注 ， 因在 于 这类 光纤 传 感 器 的输 出 原 信 号是 由接 收光纤 所接 收到 的能 量决定 ， 光纤 传感 器所接 收 到的光 能不 仅与 测量有 关 ， 受其 它 因素 的 而 还 影 响 ， 生测 量误差 ．影 响传感 器测 量精 度 和稳 定 性 的 主要 因 素有 光 源输 出功 率 、 产 ］ 光纤 传 输损 耗 、 测 被 物 反射 率及无 源器 件耦 合系 数等 ．此外 ， ］ 还受 到工 件表 面质 量 和环 境条 件 的 影响．由于 这些 因素影 响 ， 使 光纤传 感 器测量 精度 不是很 高 ．在 测量 精度 和稳 定性 要求较 高 的情况 下 ， 须采 取 有效 的补 偿技 术 ， 必 以 减 小或 避免传 感器 测量 的影 响【 ．近几 年来 ， ３ ］ 光纤 传感 器 强度补 偿技 术发 展很 快 ， 出现 一些 比较实 用 的补 偿 方法 ．根据原 理结 构不 同 ， 分为 双光 路补 偿 和单 光 路 补偿 ； 据 分 光方 式 不 同 ， 可 根 双光 路 补偿 可分 为 分 振幅型、 多光 纤 型和分 波阵 面型 ； 根据 信号 处理方 式 不 同 ， 光路 补偿 又可分 为 双 通道 信 号 处理 型 和单 通 双 道 信号 处理 型［ ］ ４ ．为提 高系 统 的测 量 精度 和稳定 性 ， 合 分 析这 些 补 偿方 法 的优 缺 点 ， 合测 试 叶轮 泵 综 结 高速转 轴径 向跳 动的课 题 ， 出一种双 光路 深反 馈综 合控 制补偿 方 案． 提
强度 调 制 型 光 纤传 感器 综合 控 制 补偿 系统 的设 计
金 远 强 ，马 惠 萍 ，周 岩 ，杨 立 见
光纤压力传感器.
一、强度调制光纤压力传感器
透射型
原理：在发射光纤与
接收光纤之间放置一 个遮光片,对进入接收 光纤的光束产生一定 程度的遮挡,外界信号 通过控制遮光片的位 移来制约遮光程度,实 现对进入接收光纤的 光强进行调制。
优点：灵敏度高，线性度好。
一、强度调制光纤压力传感器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
反射型
原理：利用弹
性模片在压力作 用下变形从而调 制反射光功率信 号,压力的大小 与发射光的强度 成一定关系。
Mach-Zehnder干涉式光纤压力传感器
原理：光纤内传播
的光波相位在压力的 作用下发生变化,通 过干涉测量技术把相 位变化转换为光强变 化,从而检测出待测 的压力值。
优点：体积小,并且制造成本较低，灵敏度高。
四、波长调制光纤压力传感器
光纤光栅压力传感器
原理：光纤布拉格光栅贴在
形变体上,当压力加在被测物 体上时,形变体受到外界压力 产生形变,光纤光栅的有效折 射率和光纤周期都将发生变 化,光源发出的宽带光经发生 形变的光纤光栅反射,布拉格 波长产生移位,通过光谱仪测 量反射光的光谱,根据公式可 得到压力的大小。
优点：精度高、大量程测量分辨率高、抗干扰能力强、测量结果具有很好
重复性,因此常用于温度、压力和液体高度等的测量。
五、分布式光纤压力传感器
基于OTDR的分布式压力传感器
原理：当钢丝绳受轴向应力
作用而被拉伸时,光纤也一起 跟着被拉紧,并贴敷在绳索上 ,从而光纤产生侧向变形。另 外随着钢绳的纵向拉长,其直 径将不断减小,同时它对光纤 产生的微弯曲率脉冲峰值、 宽度将分别增大和减小,这样 就造成光纤的光功率损耗,建 立损耗与应变的关系,从而测 量出应变量的大小。
光纤传感技术课件：强度调制型光纤传感器
12
强度调制型光纤传感器
2. 透射式光桥补偿结构采用分光棱镜耦合的方法， 将一束 通过传感头的入射光分成两束差动光， 实现对光源光功率和 入射光纤损耗的补偿； 将另一束光耦合进两根接收光纤， 实 现对两根接收光纤损耗和探测器响应度的补偿， 成功地设计 出一种双光路、 双探测器的新型光桥补偿结构， 达到较好的 补偿效果。
6
强度调制型光纤传感器
3.2.1
1. 光桥平衡法是基于具有两个输入和两个输出的四端网络传 感头结构， 两个输入端分别接两个相同的发光二极管光源， 两个输出端分别接两个相同的光电探测器， 两个发光二极管 光源采用时分调制或频率划分调制工作方式。 1985年由英国 CulShaw首先提出的光桥补偿结构如图3-2所示。
23
强度调制型光纤传感器
图3-5 采用反射式光桥补偿结构的测量精度
24
强度调制型光纤传感器
图3-6 采用反射式光桥补偿结构的长期稳定性
25
强度调制型光纤传感器
光桥平衡补偿法是保证强度调制型光纤传感系统稳定可靠 工作的有效途径之一。 本节对其进行了较详细的分析， 介绍 了透射式和反射式两种光桥补偿结构。 反射式光桥补偿结构 存在突出优点： 一是采用单光源分时发光的工作方式， 弥补 了双光源发光特性不一致造成的不利影响； 二是传感探头采 用反射式补偿光路， 不仅结构简单、 紧凑， 而且使传感系统 的灵敏度提高了一倍； 三是分时工作的两路光都通过传感探 头部分， 从而系统输出不仅对光源发光功率的波动、 光纤传 输损耗的变化和光电探测器响应度漂移因素进行了补偿， 同 时对传感探头分光棱镜分光比、 光学元件传输损耗的变化也 进行了补偿。
18
强度调制型光纤传感器
3. 为了进一步提高系统的稳定性， 简化系统的结构， 减小 传感头的体积， 降低造价， 使系统更趋于实用化， 人们又设 计出了一种反射式光桥补偿结构， 该结构如图3-4所示。
强度调制型光纤传感器
2. 透射式光桥补偿结构采用分光棱镜耦合的方法， 将一束 通过传感头的入射光分成两束差动光， 实现对光源光功率和 入射光纤损耗的补偿； 将另一束光耦合进两根接收光纤， 实 现对两根接收光纤损耗和探测器响应度的补偿， 成功地设计 出一种双光路、 双探测器的新型光桥补偿结构， 达到较好的 补偿效果。
6
强度调制型光纤传感器
3.2.1
1. 光桥平衡法是基于具有两个输入和两个输出的四端网络传 感头结构， 两个输入端分别接两个相同的发光二极管光源， 两个输出端分别接两个相同的光电探测器， 两个发光二极管 光源采用时分调制或频率划分调制工作方式。 1985年由英国 CulShaw首先提出的光桥补偿结构如图3-2所示。
23
强度调制型光纤传感器
图3-5 采用反射式光桥补偿结构的测量精度
24
强度调制型光纤传感器
图3-6 采用反射式光桥补偿结构的长期稳定性
25
强度调制型光纤传感器
光桥平衡补偿法是保证强度调制型光纤传感系统稳定可靠 工作的有效途径之一。 本节对其进行了较详细的分析， 介绍 了透射式和反射式两种光桥补偿结构。 反射式光桥补偿结构 存在突出优点： 一是采用单光源分时发光的工作方式， 弥补 了双光源发光特性不一致造成的不利影响； 二是传感探头采 用反射式补偿光路， 不仅结构简单、 紧凑， 而且使传感系统 的灵敏度提高了一倍； 三是分时工作的两路光都通过传感探 头部分， 从而系统输出不仅对光源发光功率的波动、 光纤传 输损耗的变化和光电探测器响应度漂移因素进行了补偿， 同 时对传感探头分光棱镜分光比、 光学元件传输损耗的变化也 进行了补偿。
18
强度调制型光纤传感器
3. 为了进一步提高系统的稳定性， 简化系统的结构， 减小 传感头的体积， 降低造价， 使系统更趋于实用化， 人们又设 计出了一种反射式光桥补偿结构， 该结构如图3-4所示。
第三讲 强度调制机理
受抑全内反射位 移传感器
光纤液位探 测器
3.反射系数型 反射系数型
工作原理：利用光纤光强反射系数的改 变来实现透射光强的调制。
5.1 .5 吸收系数强度调制
利用Байду номын сангаас纤的吸收特性进行强度调制
光吸 收系 数强 度调 制原 理图
利用半导体的吸收特性进行强度调制 大多数半导体的禁带宽度都随着温度的升 高而近似线性地减小。因此， 高而近似线性地减小。因此，它们的光吸 收边的波长将随着T的升高而变化。 收边的波长将随着T的升高而变化。如果选 用辐射谱与相适应的发光二极管， 用辐射谱与相适应的发光二极管，那么通 过半导体的光强将随着T的升高而下降， 过半导体的光强将随着T的升高而下降，测 量透过的光强，即可确定温度。 量透过的光强，即可确定温度。
其他方法： 1.遮光屏截断光路来实现透射式光强调制 ： 遮光屏截断光路来实现透射式光强调制 采用了一个双透镜系统使入射光纤在出射光 纤上聚焦成像，遮光屏在垂直于两透镜之间 的光传播方向上下移动。
2.改进：遮光屏由两块完全相同的光栅组 改进： 改进 成，其中一支为固定光栅，另一支为可 移动光栅。
输出光纤端面受光锥照射的表面所占的百分比为
1 δ δ δ α = arccos1 − − 1 − sin arccos1 − r r r π
δ
2dT − a = r r
2
被输出光纤接收的入射光功率百分数为：
5.1 .6 光强度调制信号的检测
--介绍两种微弱光强信号的检测技术 介绍两种微弱光强信号的检测技术
单光路微弱光强信号的检测
根据微弱信号窄带 化检测技术设计的 强度型光纤传感器 单光路检测系统如 图所示
第四章-强度调制型光纤传感器11
第四章 强度调制型光纤传感器
4.2 反射式强度调制
反射面
LD
Emitting Fiber x
发射光纤像
yo
z
a
2r
PIN
Receiving Fiber
位移方向
d
确定传感器的响应（发射光纤-平面镜-接收光纤的光 路耦合）等效于计算虚光纤与接收光纤之间的耦合
假设发射光纤与接收光纤的间距为d，且都具有阶跃型折射 率分布，芯径为2r，光纤数值孔径为NA，且T tan(sin1 NA)
第四章 强度调制型光纤传感器
➢等芯错位式
4.2 反射式强度调制
✓ TF 与RF1、RF2均相同，芯径为r1、包层厚度为t1， 包层之间无间隙；
✓ TF反射端面与RF1、RF2的接收端面间错位量分 别为b1和b2。
第四章 强度调制型光纤传感器
➢等芯错位式
4.2 反射式强度调制
✓ 可抑制光源功率波动、反射率变化的影响，但对 特性曲线的线性范围、灵敏度改善不明显。
第四章 强度调制型光纤传感器
➢等芯不等间距式
4.2 反射式强度调制
✓ 光强调制特性本质上没有区别。 ✓ Ⅰ式由于光纤之间紧密排列，因而光轴间距容
易准确确定，仅由光纤芯径和包层决定；Ⅱ式 由于光纤包层之间存在间隙，因此光纤的间距 不容易准确给定，容易引入测量误差；
实际应用中采用Ⅰ式结构
第四章 强度调制型光纤传感器
第四章 强度调制型光纤传感器
4.2 反射式强度调制
第四章 强度调制型光纤传感器
4.2 反射式强度调制
第四章 强度调制型光纤传感器
4.2 反射式强度调制
发射光纤 接收光纤
反射式光纤传感器的基本结构
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接收光纤
▪ 光栅遮光屏： 灵敏、简单、可靠
发射光纤
透镜 移动
透镜 光栅
接收光纤
透射型光纤压力传感器
透射式光纤 压力传感器 (快门调制光 强)
▪ 图示出了一种透射式压力传感器。快门挡住光路，
所挡光量通常正比于压强，使用参考和测量通道提 供了比率信号，其满刻度精度为0.1％。
(移动光栅调制光强)
▪ 二块光栅放在光路中，一块固定，另一块
入
金属包层
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
出 射
射 光
D 芯径 x
光
发射光纤
接收光纤
调制区域 动纤式、遮光屏、吸收材料…
I 1.0
0.5
-0.9D -0.5D 0 0.5D 0.9D x
2.1.2 透射式 cont’d
▪ 光纤光纤直接耦合：灵敏度低、动态范围小 ▪ 光纤光纤透镜耦合：F与反射式计算相同
发射光纤
r
dT
d
δ
可移动遮光屏 可移动遮光屏
--采用两个不同波长
I
2 R
DRCR2S2 ,I2
DIM22S2 D MM L22M 2L1C2S2
的光源：
R
IIR11I
2 M
I
2 R
I
1 M
D1MS12 M1
设光纤微弯变形函数的微弯周期为A，则有
A 2 / q
根据光纤模式理论，可得到微弯损耗系数α的近似表:达
式:
1 KD 2 (t)L sin(q )L / 2 2
4
(q )L / 2
1 KD 2 (t)L sin(q )L / 2 2
4
(q )L / 2
▪ 式中K— 比例系数；
图所示的装置，设定探头的初始位置，使得探头A 和探头B的接收光强分别处于峰值前沿和后沿并使 二光强值相等。当目标移近时，探头A的接收光强 减小而B探头的接收光强增大。
▪ 两个探头获得的输出差值要比任一单个探头的读数
都大，因而可提高探测灵敏度。此外，除了探测位 移多少外还可获得移动方向的信息。
光纤温度传感器
2r＝200μm，NA＝0.5， 间距 a＝100 μm
5
耦合效率/%
▪ 则，F随d变化速率
≈0.005％/ μm
0
d=320μm 7.2%的效率
A
200 400 反射位置
d 600
2.1.1 反射式 cont’d
▪ 反射式传感头的其它类型
IT
IT
x
传光束型
x
双光纤型
x
单光纤型
▪ 利用两个探头获得一平均输出可提高灵敏度。考察
▪
L— 光纤中产生微弯变形的长度；
▪
Δβ— 光纤中光波传播常数差；
▪ 上式表明，α与光纤弯曲幅度D(t)的平方成正比，弯曲幅
度越大，模式耦合越严重，损耗就越高。α还与光纤弯曲
变形的长度成正比，作用长度越长，损耗也越大。α与光 纤微弯周期有关，当q = Δβ 时产生谐振，微弯损耗最大。 因此，从获得最高灵敏度的角度考虑，需要选择合适的微
由于压力而移动，光栅间隙越小，灵敏度 越高。
2.1.3 光模式-微弯传感器
▪ 传感头：多模光纤 ▪ 机理： 芯模包层模
激光器
光纤 滤模器
探测器 信号处理
最小可测位移：0.01nm 动态范围：110dB
▪ 应用：压力、水声
光纤
变形器
设光纤的微弯变形函数为正弦型
f (z) D(t)sin qz
式中D(t)— 外界信号导致的弯曲幅度； q — 空间频率； z — 变形点到光纤入射端的距离；
▪ 核心技术—光调制技术
外界因素： 温度，压力，电
磁场，位移
2.1 强度调制型光纤传感器机理
入
射 I1
光
t
波
信 Is
号
t
强度调制区
ID t
Io
出
射
t光
波
▪ 特点：简单，经济，可靠 ▪ 缺点：精度低
2.1 强度调制方式
▪ 反射式 ▪ 透射式 ▪ 光模式耦合 ▪ 折射率 ▪ 光吸收系数
2.1.1 反射式
强度调制型
光纤传感器
Fiber Optic Sensors
光纤传感器的分类
▪ 功能型（-非功能型）
▪ 敏感元件—光纤
▪ 按照被调制的光波参数
▪ 强度调制型入射光波 ▪ 相位调制型 ▪ 频率调制型
出射光波
入射光波的特征参量： 振幅，相位，偏振态，波长等
▪ 偏振调制型
▪ 波长调制型 ▪ 按照被测对象 70余种
2.1.5 光吸收系数 cont’d
▪ 半导体材料的吸收特性
实验样机原理图
AD 信号放大
串口
RS232 MCU 光收
AC
LED驱动
电
880nm LED
源
分路
开关
探头
2.2 强度调制型的补偿技术
▪ 双波长补偿法
II1R1 DD1LR2CM1S11L, 1S1, II2M1DD2LM2LM2M2L11LS1C2 1S1
▪ 非功能型 ▪ 原理
a δ r
R=r+2dT R
a
可移动
d
反射镜
2d
源光纤的像
In
Out T=tg（sin-1NA)
d < a/2T a >2dT, 耦合至输出光纤的功率=0
d > (a+2r)/2T a <2dT-2r, 耦合系数=（r/2dT)2；
a/2T ≤ d≤ (a+2r)/2T, 由重叠部分的面积确定
▪ 反射式
▪ 无需精密调整装置 ▪ 应用：入射浓光度全、内气反θ射/液角二相位流移x、可温动度光输纤出等光
固定光纤
光纤
反射式 透射式
纤芯
2.1.5 光吸收系数-辐射传感器
▪ 光纤吸收特性
▪ 辐射吸收损耗增加，输出功率下降
▪ 敏感源：x射线、 γ射线、中子射线
光纤
激光器
探测器 信号处理
▪ 特点：灵敏度高、线性范围大、有‘记忆’性
弯周期。
2.1.4 折射率
▪ 光纤折射率变化型
▪ 纤芯与包层折射率温度系数不同测温 ▪ 主要应用：温度报警
▪ 反射系数型—受抑全内反射型
n2
n3
n1
2.1.4 折射率-受抑全内反射传感器
▪ 传感头-多模光纤
▪ 机理- 芯模包层模
▪ 类型：
激光器
光纤耦合器
▪ 透射式– 振动、位移
▪ 缺点：需要精密机探械测调器 整信和号固处定理 装置
图示出了一种粘在一起的双金属片作为传感头构 成双路反射型光纤探头。这种双金属片被设计成 在特定温度下产生瞬时作用，从而相对于探头顶 端产生突然移动，因此在一组温度点产生开关作 用。这种双金属片也能被设计成连续移动，在模 拟方式中产生正比于温度的移动。
2.1.2 透射式
▪ 调制原理：遮光 ▪ 调制方法：
2.1.1 反射式 cont’d
▪ 重叠面积占输出光纤
端面百分比：
1
arccos1
r
1
r
sin
arccos1
r
▪ 接收到的入射光功率
的百分比--耦合效率：
P0 F
r
2
P1
r 2dT
2.1.1 反射式 cont’d
▪ 设计实例： F ▪ 已知：阶跃光纤F-d曲线，