光纖傳感器74618PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1光纖傳感器光纖傳感器74618第四章 光電信息技術(shù)2光輸入光輸入光輸出光輸出變形器變形器多模光纖多模光纖L第1頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)3qztDzfsin)()(q/2222/)(2/)(sin)(41LqLqLtKD4.4.1-2 第2頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)4KLq第3頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)5laalnnlll)(第4頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)6光源探測(cè)器信號(hào)臂信號(hào)臂參考臂參考臂3dB(a) 邁克爾遜干涉儀 光源信號(hào)臂信號(hào)臂參考臂參考臂3dB探測(cè)器3dB(b) 馬赫-陳德爾干涉儀光源探測(cè)器傳輸光纖傳輸光纖3dBM1M2自聚焦透鏡自聚焦透鏡 (c) 斐

2、索干涉儀圖4.4.1-2 雙光束光纖干涉儀第5頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)7ststiEE)(exp101rtiEEexp202)exp()exp()(exp2010tiiEtsiEErs)(cos10rstskII 這樣，可將相位變化轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度變化，可以獲得被測(cè)信號(hào)的大小。這樣，可將相位變化轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度變化，可以獲得被測(cè)信號(hào)的大小。 第6頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)8I IFBGFBG反射譜反射譜BBI I輸入譜輸入譜I IFBGFBG透射譜透射譜BB第7頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)9effBn22/1212 nnLBBBnLR2maxtanh第8頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)1

3、0effeffBnn22第9頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)11LLnB12BBBLn212第10頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)12lHVd第11頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)13 P2 WP 探測(cè)器1探測(cè)器2I1I2光源光纖光纖I P1RIH2第12頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)14IRlVd2RNl2INVd第13頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)15)4/(cos201 II)4/(sin202 II21211sin21IIII第14頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)16第15頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)17脈沖激光光源后向散射回波傳感光纖3dB光電檢測(cè)與信號(hào)處理系統(tǒng)第16頁/共2

4、8頁第四章 光電信息技術(shù)18ZenNASPZPZsintd8)(3)(d2212ZZDZZDZZPZtZtssZtdd)(dd)(2exp)(2d)(dd)(2expd)(d000SPWvnNADing212)(163第17頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)19相對(duì)回波光功率初始脈沖作用點(diǎn)終端費(fèi)涅爾回波長(zhǎng)度Z第18頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)202/dgWvZ 0將產(chǎn)生自發(fā)后向喇曼散射，包括兩條譜線，一條波長(zhǎng)為將產(chǎn)生自發(fā)后向喇曼散射，包括兩條譜線，一條波長(zhǎng)為 0，稱為稱為。另一條波長(zhǎng)為。另一條波長(zhǎng)為 0，稱為，稱為。反斯托克斯線光強(qiáng)與斯托克斯。反斯托克斯線光強(qiáng)與斯托克斯 線光強(qiáng)之比為線光強(qiáng)之

5、比為 4.4.1-21)/exp()(4kThcIITRsassas 由上式可見，自發(fā)后向喇曼散射中反斯托克斯線光強(qiáng)與斯托克斯線光強(qiáng)之比僅是光介質(zhì)所處溫度的函數(shù)，隨著環(huán)境溫度的升高比值呈指數(shù)規(guī)律增加。由上式可見，自發(fā)后向喇曼散射中反斯托克斯線光強(qiáng)與斯托克斯線光強(qiáng)之比僅是光介質(zhì)所處溫度的函數(shù)，隨著環(huán)境溫度的升高比值呈指數(shù)規(guī)律增加。 第19頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)21探測(cè)器光源被測(cè)面被測(cè)面?zhèn)鬏敼饫w傳輸光纖接收光纖接收光纖第20頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)22被測(cè)面?zhèn)鬏敼饫w接收光纖傳輸光纖像da2r第21頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)23)tan(sin1NATTad2/反射光進(jìn)入接受

6、光纖；反射光進(jìn)入接受光纖；當(dāng)當(dāng) Trad2/ )2( 時(shí)，兩光纖的耦合最強(qiáng)，接收光。時(shí)，兩光纖的耦合最強(qiáng)，接收光。強(qiáng)達(dá)到最大值。此時(shí)輸入光纖的像發(fā)出的光錐完全覆蓋接收光纖端面強(qiáng)達(dá)到最大值。此時(shí)輸入光纖的像發(fā)出的光錐完全覆蓋接收光纖端面. 在線性近似條件下，可得到交疊面積與光纖芯面積之比為在線性近似條件下，可得到交疊面積與光纖芯面積之比為 4.4.2-1 rrr1cossin11cos111第22頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)24adT 222dTrraF2004006000510F/%d/md=320mF=7.2%第23頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)25)0 ,(I)(exp)0 ,(),(xIxIggEhh 本征吸收時(shí)電子從導(dǎo)帶躍遷到價(jià)帶的形式有兩種，即間接躍遷與直接躍遷，這由半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu)所決定。本征吸收時(shí)電子從導(dǎo)帶躍遷到價(jià)帶的形式有兩種，即間接躍遷與直接躍遷，這由半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu)所決定。GaAs半導(dǎo)體是典型的直接躍遷材料，當(dāng)光子能量半導(dǎo)體是典型的直接躍遷材料，當(dāng)光子能量hv大于材料的禁帶寬度大于材料的禁帶寬度Eg時(shí)，吸收系數(shù)可以寫成：時(shí)，吸收系數(shù)可以寫成： 4.4.2-42/1)(gEhA第24頁/共28頁第四章 光電信息技術(shù)26tbatEtEgg2)0()(透過率T01.00 .5 g /nm光源輻射譜T(,t)t1t2t1