光纤技术专题科技论文

光纤技术专题科技论文

实验理论，方法，现象及结果：

最近连续三周我们做了光纤技术专题实验。光纤是光导纤维的简称，是由石英玻璃或塑料制成的很细的纤维状物质，是一种导引光波的新型传输物质。目前，光纤在通信、传感、激光治疗、激光加工等许多方面都获得广泛应用，但其最主要的应用领域是光纤通信和光纤传感。光纤通信只利用激光作为信息的载波信号并通过光纤来传递信息的的通信系统，是人类通信史上一次重大突破。相对于无线电通信，光纤通信具有传输带宽、通信容量大、中继距离远、抗干扰能力强、无串音、轻便、材料资源丰富、成本低等优点。光纤传感器是利用外界物理因素改变光纤中光的强度、相位、偏振态或波长，从而对外界物理因素进行探测、计量和数据传输的传感器。相对于传统的传感器，光纤传感器具有灵敏度高、抗干扰能力强、电绝缘性能好、便于与计算机连接，便于组成遥测网络、体积小、耗电少等优点。本专题实验的目的在于了解光纤的结构和一般性质，学习光纤的耦合、传输及传感特性及其在通信和传感领域中的应用。这个专题实验具体分为三个小实验：实验1.光源于光纤特性，分为半导体激光器的电光特性；光纤的耦合与耦合效率测量；光纤数值孔径测量。实验2 。光信号传输，有音频信号的调制、传输与解调；光在光纤中传输时间的测量。实验3.光纤传感器，有反射式光纤传感和微弯式光纤传感。

光纤的耦合

在实验中光纤与光源的耦合有直接耦合和经聚光器件耦合两种。

直接耦合是使光纤直接对准光源输出的光进行的“对接”耦合。这种方法的操作过程是：将用专用设备使切制好并经清洁处理的光纤端面靠近光源的发光面，并将其调整到最佳位置（光纤输出端的输出光强最大），然后固定其相对位置。这种方法简单，但必须有专用设备而且需要细心地调试，才能达到一定的耦合功率。 如果光源输出光束的横截面面积大于纤芯的横截面面积，将引起较大的耦合损耗。

经聚光器件耦合是将光源发出的光通过聚光器件将其聚焦到光纤端面上，并调整到最佳位置（光纤输出端的输出光强最大）。这种耦合方法能提高耦合效率。耦合效率η的计算公式为

%1002

1⨯=p p η 式子中P 1为耦合进光纤的光功率（近似为光纤的输出光功率）。P 2为光源输出的光功率。

光纤传感

光纤传感器的基本工作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、偏正态等）发生变化，称为被调制的信号光，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。

光纤传感器的应用于对磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流和应变等物理量的测量。光纤传感器可分两大类：一类是功能型（传感型）传感器；另一类是非功能性（传光型）传感器。

功能型传感器是利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件，被测量对光纤内传输的光进行调制，使传输的光的强度、相位、频率或偏振态等特性发生变化，现通过被调制走的传导进行解调，从而得出被测信号。

非功能型传感器是利用其它敏感元件感受被测量的变化，光纤仅作为信息的传输介质，常采用单模光纤。光纤在其中仅起导光作用，光照在光纤型敏感元件上被测量调制。

一、光源与光纤特性

在第一次的实验课程中，我们首先绘制出了半导体激光器的电光特性曲线，并求出了阈值电流，接下来就是实验中最重要的部分——光纤耦合。在耦合之前，要对光纤做必要的处理才能使实验更加成功，在这个过程中，我们有多次的尝试，可以说有很大一部分时间都用在了光纤耦合上。处理光纤端面对整个实验的影响很大，断面尤其容易断裂，一旦实验中发现光斑发散，或者耦合过小时，必须及时重切光纤，以保证实验的顺利进行。光纤耦合好之后，实验也就已经完成了大半，紧接着我们测量了光纤的数值孔径，并通过计算求出了具体数值。

二、光信号传输

在上述实验一的基础上，耦合好光纤后，用信号线将实验仪发射面板中的输出波形与示波器面板的CH1通道相连，通过观察CH1通道波形和耦合后CH2通道波形，即可测量出光在光纤中传输的时间。

三、光纤传感

实验三是绘制反射式位移传感器的调整特性曲线，利用这条特性曲线可以通过对光强的检测得到位移量。

拓展，不足及建议：

随着技术的不断提高，光纤技术上的许多问题已得到解决，光纤的韧性、大小、抗干扰等都得到提高，光纤的使用将会逐渐的到普及，与光纤有关的技术也会得到大幅度的发展，随着企业的扩大，写字楼大规模产生，许多网络分层都一直是我们面临的难题，光纤的传输产品的赶紧会使这一问题得到解决，各城市的局域网之间的传输速度将会大幅度提高。

光纤的发展会是一场技术革命，它将会取代很多现有的产品，例如传感器，探测器等。目前的光纤传输还脱离不了有线传输，很多技术目前还不能克服，光线不能大规模扩展，我相信在不久的将来，会实现无线传输的同时它还不影响传输规模。会带给人们一个更为方便的快速、便捷的网络时代。

关于实验内容方法：这个专题的实验通过三个方面引导我们走进，了解光纤，提高了我们的认知和动手能力。实验内容程序合理，内容充实。只是研究光纤的实验方法可以再多样化，自主化一些，能够开发同学们的创新思维和锻炼他们的自主思考和动手能力就更好了。