光電子在信息領域中的主要應用

光電子在信息領域中的主要應用第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子技術的主要應用技術方面：光纖制造技術的提高光電子技術的發(fā)展半導體光源性能的提高需求方面：1、軍事應用；2、渴望把只能在實驗室才能實現(xiàn)的高精度光學測量應用到環(huán)境惡劣的生產、科研現(xiàn)場；3、許多關系國計民生的大型結構缺乏可靠的技術進行監(jiān)測。光纖傳感器產生的背景光線傳感技術第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子技術的主要應用1.抗電磁干擾，電絕緣2.靈敏度高3.體積小，重量輕，外形可變4.可檢測的量多5.可以實現(xiàn)分布式測量光纖傳感器的特點：光線傳感技術第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光源探測器入射光波的特征參量：振幅、相位、偏振態(tài)、波長等外界物理因素：溫度、壓力、電場、磁場、電流光纖傳感型光纖傳感器：外界物理量作用于光纖，改變了光纖的傳輸參數(shù)或改變了

功能型通過光纖的光波，光纖同時完成了傳感和傳光兩種功能。光電子在信息領域中的主要應用光線傳感技術光纖傳感器的分類－按功能分第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光源探測器敏感元件光纖光纖外界因素使通過敏感元件的光波的振幅、相位、偏振態(tài)等參量發(fā)生變化傳光型光纖傳感器：利用敏感元件或材料將被測量變成帶有信息的光信號，

非功能型通過光纖傳輸。光纖僅起傳輸光的作用。光電子在信息領域中的主要應用光線傳感技術第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子技術的主要應用強度調制型光纖傳感器光纖傳感器的分類－按調制原理分類利用外界因素引起的光纖中光強的變化來探測物理量的光纖傳感器。改變光纖中光強的辦法：改變光纖的微彎狀態(tài)、改變光纖的耦合條件、改變光纖對光波的吸收條件、改變光纖中折射率分布。變型器光纖微彎傳感器光線傳感技術第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日透射型光強調制（a）徑（橫）向位移；（b）軸向位移；（c）遮擋光閘位移；（d）響應曲線第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日受抑全反射光強調制（a）結構；（b）光纖空隙（m）第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日反射機制光強調制原理第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日微彎光強調制機制第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子技術的主要應用相位調制型光纖傳感器利用外界因素引起的光纖中光波相位變化來探測各種物理量的傳感器。主要特點：

（1）、靈敏度高；（2）、靈活多樣；（3）、對象廣泛；（4）、特殊需要的光纖。光纖干涉儀Mach-ZehnderMichelsonSagnac光線傳感技術第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日四種干涉儀及其光纖結構第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子技術的主要應用偏振態(tài)調制型光纖傳感器外界因素使光纖中光波模式的偏振態(tài)發(fā)生變化，并對其加以檢測的光纖傳感器?；驹硎歉鶕饫w材料的Faraday效應：光波在處于磁場中的光纖內傳播時偏振光發(fā)生偏振面的旋轉，其旋轉角度于磁場強度、磁場中光纖的長度成正比。＝VHLV：Verdet常數(shù)光線傳感技術第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子技術的主要應用頻率調制型光纖傳感器－光纖光柵傳感器通過外界參量對布拉格中心波長的調制來獲取傳感信息光線傳感技術第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子技術的主要應用溫度傳感器位置傳感器流量傳感器應變傳感器磁場傳感器電流傳感器電壓傳感器壓力傳感器核輻射傳感器，等等按測量對象來分類光線傳感技術第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子技術的主要應用一、光源特性1、幾何特性：光源的光斑與光纖的匹配程度2、頻譜特性：中心波長λ0和光譜寬度Δλ3、電光特性：電源對光輸出的影響4、環(huán)境特性：光源的穩(wěn)定性、可靠性、使用壽命光纖傳感器的光源光線傳感技術第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子技術的主要應用寬帶連續(xù)光譜光源：鎢燈、高壓水銀燈和氙燈。光譜分布具有黑體輻射的特征它們的輻射光譜約為0.4～3.0um，為玻泡的光譜光譜最大值的位置取決于熾熱體溫度壽命短(千小時)與光纖的耦合效率極低主要應用在白光干涉型光纖傳感器中超輻射LED(SLED)有望取代它們二、幾種常用光源光線傳感技術第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子技術的主要應用單色性、相干性、方向性和高強度散斑噪聲氣體激光器(He-Ne)與半導體激光器(LD)1.He-Ne：相干長度長，輸出波長相對穩(wěn)定性高輸出功率穩(wěn)定性差、噪聲大適用于計量干涉條紋、數(shù)字式光纖傳感器采用穩(wěn)頻措施后，性能會有所改善三、激光器：光線傳感技術第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子技術的主要應用2.LDFP與DBF之分體積小、重量輕、效率高、壽命長光源噪聲較小相位調制、數(shù)字式光纖傳感器強度調整、偏振調制性光纖傳感器注意散斑噪聲光線傳感技術第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子技術的主要應用三、半導體發(fā)光二極管(LED)非相干光源輸出功率穩(wěn)定性好，噪聲極低出纖功率較低高精度的強度調制、偏振調制型光纖傳感器白光干涉型光纖傳感器光線傳感技術第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子技術的主要應用

鎢燈在溫度T＝2850K時的歸一化光譜分布LED的光譜分布F－P激光器的輸出光譜光線傳感技術第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子在信息領域中的主要應用光線傳感技術1.分布式：同時測量空間多個點環(huán)境參數(shù)，甚至能測量空間連續(xù)分布的環(huán)境參數(shù)；2.復用式：利用一根共用的光纖信道，從多個不同位置測量同一個或不同物理量。分布式光纖傳感器的發(fā)展1981英國提出1983英國原理性實驗(Rayleigh散射)1985英國實驗室90年代英國和日本推出分布式溫度傳感器的產品分布式光纖傳感器第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子在信息領域中的主要應用光線傳感技術1. 各種大、中型變壓器、發(fā)電機組的溫度分布測量、熱保護和故障診斷2.地下和架空高壓電力電纜的熱點檢測和監(jiān)控火力發(fā)電所的配管溫度、供熱系統(tǒng)（暖水、暖氣）的管道、輸油管道的 熱點檢測和故障診斷4. 醫(yī)院監(jiān)護病房的溫度監(jiān)測和火災監(jiān)測煤礦、隧道的災害防治及其報警系統(tǒng)油庫、油罐、危險品倉庫、大型倉庫和大型輪船的貨倉火災及報警系統(tǒng)7. 化工原料，照相材料及油料生產過程的在線、動態(tài)檢測8. 高層建筑、智能大廈、橋梁、高速公路等在線、動態(tài)檢測、防護及報警機敏材料和結構（smartmaterialsandstructure）：用于航空、航天飛 行器的在線、動態(tài)檢測和機器人的神經網絡系統(tǒng)第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子在信息領域中的主要應用光線傳感技術光纖傳感器復用技術的核心之一就是如何區(qū)分出不同的傳感器。按照其原理可以分為：時分復用、波分復用、空分復用。時分復用:在時域上區(qū)分出不同的傳感器。準分布式光纖傳感器的復用技術第二十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子在信息領域中的主要應用光線傳感技術波分復用：波長為標志來區(qū)分不同的傳感器波分復用的前提是傳感器具有波長選擇性，即：只對某一波長的光起作用。第二十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光電子在信