第八章光電式傳感器

1、主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 光電器件光電器件 概述概述: :概述概述指紋鎖指紋鎖門禁門禁光光 電電 鼠鼠 標(biāo)標(biāo)概述概述光電開關(guān)概述概述光柵光柵光纖光纖光電管光電管光敏電阻光敏電阻 8.1 8.1 光電效應(yīng)光電效應(yīng) . .傳統(tǒng)的光敏器件利用各種光電效應(yīng)，傳統(tǒng)的光敏器件利用各種光電效應(yīng)，光電效應(yīng)可分為：光電效應(yīng)可分為： 外光電效應(yīng)外光電效應(yīng) 內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng) 光電導(dǎo)效應(yīng)光電導(dǎo)效應(yīng) 光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng) 8.1 8.1 光電器件光電器件 在在光線作用下，電子逸出物體表面向外發(fā)射稱外光光線作用下，電子逸出物體表面向外發(fā)射稱外光電效應(yīng)。電效應(yīng)。 光被看作是具有一定能量的光粒子組成，光被看作是具有一定能

2、量的光粒子組成， 光照射物光照射物體時(shí)，物體中的電子吸收入射光子的能量，每個(gè)體時(shí)，物體中的電子吸收入射光子的能量，每個(gè) 光子光子具有的能量是：具有的能量是： Eh vhv 8.1 8.1 光電器件光電器件 如果光子的能量如果光子的能量E E大于電子的逸出功大于電子的逸出功A A0 0，超出的，超出的能量表現(xiàn)在電子逸出的動(dòng)能能量表現(xiàn)在電子逸出的動(dòng)能。 能否產(chǎn)生光電效應(yīng)，取決于光子的能量是否大能否產(chǎn)生光電效應(yīng)，取決于光子的能量是否大于物體表面的電子逸出功。于物體表面的電子逸出功。 20012EhvmvA 由能量守恒定律有：由能量守恒定律有：（愛因斯坦光電效應(yīng)方程）（愛因斯坦光電效應(yīng)方程）20012

3、EhvAmv 8.1 8.1 光電器件光電器件 u光電導(dǎo)效應(yīng)：光電導(dǎo)效應(yīng)： 入射光強(qiáng)改變物質(zhì)導(dǎo)電率的物理現(xiàn)象稱光電導(dǎo)效應(yīng)。入射光強(qiáng)改變物質(zhì)導(dǎo)電率的物理現(xiàn)象稱光電導(dǎo)效應(yīng)。 這種效應(yīng)幾乎所有高電阻這種效應(yīng)幾乎所有高電阻 率半導(dǎo)體都有，為使電子從率半導(dǎo)體都有，為使電子從 價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，入射光子價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，入射光子 的能量的能量E E0 0應(yīng)大于禁帶寬度應(yīng)大于禁帶寬度EgEg。 基于光電導(dǎo)效應(yīng)的光電器件基于光電導(dǎo)效應(yīng)的光電器件 有有光敏電阻光敏電阻。8.1 8.1 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 8.1 8.1 光電效應(yīng)光電效應(yīng) u光生伏特效應(yīng)：光生伏特效應(yīng)： 光生伏特效應(yīng)是半導(dǎo)體材料吸收光能后，在光生伏特效

4、應(yīng)是半導(dǎo)體材料吸收光能后，在PNPN結(jié)上產(chǎn)結(jié)上產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)。生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)。 為什么為什么PNPN結(jié)會(huì)因光照產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)呢？結(jié)會(huì)因光照產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)呢？ 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.18.1.1光敏電阻光敏電阻 1.光敏電阻的結(jié)構(gòu)與工作原理光敏電阻的結(jié)構(gòu)與工作原理光敏電阻光照特性光敏電阻光照特性 光照時(shí)，內(nèi)部電子被原子束縛，具有很高的電導(dǎo)率；光照時(shí)，內(nèi)部電子被原子束縛，具有很高的電導(dǎo)率； 有光照時(shí)，電阻值隨光強(qiáng)增加而降低；有光照時(shí)，電阻值隨光強(qiáng)增加而降低； 光照停止時(shí)，自由電子與空穴復(fù)合，電阻恢復(fù)原值光照停止時(shí)，自由電子與空穴復(fù)合，電阻恢復(fù)原值。 8.1 8.1 光電器

5、件光電器件 8.1.1 光敏電阻光敏電阻 暗電阻暗電阻無光照時(shí)的電阻；無光照時(shí)的電阻； 暗電流暗電流無光照時(shí)的電流；無光照時(shí)的電流； 亮電阻、亮電流亮電阻、亮電流受光照時(shí)的阻值、電流；受光照時(shí)的阻值、電流； 光電流光電流亮電流與暗電流之差稱之為光電流亮電流與暗電流之差稱之為光電流 。 光敏電阻的暗電阻越大，而亮電阻越小則性能越好。光敏電阻的暗電阻越大，而亮電阻越小則性能越好。也就是說，暗電流越小，光電流越大，這樣的光敏電也就是說，暗電流越小，光電流越大，這樣的光敏電阻的靈敏度越高。阻的靈敏度越高。 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.1 光敏電阻光敏電阻 伏安特性：在一定的照度下，流過光

6、敏電阻的電流伏安特性：在一定的照度下，流過光敏電阻的電流與光敏兩端的電壓的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性。與光敏兩端的電壓的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性。 給定偏壓給定偏壓 光照越大光電流越大；光照越大光電流越大； 給定光照度給定光照度 電壓越大光電流越大；電壓越大光電流越大； 光敏電阻的伏安特性光敏電阻的伏安特性 曲線不彎曲、曲線不彎曲、 無飽和，無飽和， 但受最大功耗限制。但受最大功耗限制。 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.1 光敏電阻光敏電阻 2.光敏電阻的基本特性光敏電阻的基本特性8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.1 光敏電阻光敏電阻 特性特性 光譜特性：光敏電阻的相對(duì)光敏

7、靈敏度與入射波長(zhǎng)的光譜特性：光敏電阻的相對(duì)光敏靈敏度與入射波長(zhǎng)的關(guān)系稱為光敏電阻的光譜特性。關(guān)系稱為光敏電阻的光譜特性。 光敏電阻靈敏度與入射波長(zhǎng)有關(guān)光敏電阻靈敏度與入射波長(zhǎng)有關(guān); ; 對(duì)于不同的光，光敏電阻的靈敏度不一樣。對(duì)于不同的光，光敏電阻的靈敏度不一樣。 例圖：例圖： 硫化鎘（硫化鎘（CdSCdS）0.30.30.8(m)0.8(m)硫化砣（硫化砣（TISTIS）0.30.31.4(m)1.4(m) 硫化鉛（硫化鉛（PbSPbS）1.01.03.5(m) 3.5(m) 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.1 光敏電阻光敏電阻 2.光敏電阻的基本特性光敏電阻的基本特性 溫度特性溫度

8、特性 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.1 光敏電阻光敏電阻 2.光敏電阻的基本特性光敏電阻的基本特性 光敏晶體管工作原理主要基于光生伏特效應(yīng)。光敏晶體管工作原理主要基于光生伏特效應(yīng)。 特點(diǎn)：響應(yīng)速度快、頻率響應(yīng)好、靈敏度高、特點(diǎn)：響應(yīng)速度快、頻率響應(yīng)好、靈敏度高、 可靠性高可靠性高; ; 廣泛應(yīng)用于可見光和遠(yuǎn)紅外探測(cè)，以及自動(dòng)控制、廣泛應(yīng)用于可見光和遠(yuǎn)紅外探測(cè)，以及自動(dòng)控制、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)計(jì)數(shù)等領(lǐng)域和裝置。自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)計(jì)數(shù)等領(lǐng)域和裝置。 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.2 光敏二極管和光敏晶體管光敏二極管和光敏晶體管 1.結(jié)構(gòu)原理結(jié)構(gòu)原理硅光敏二極管結(jié)構(gòu)硅光敏二極管結(jié)構(gòu)

9、8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.2 光敏二極管和光敏晶體管光敏二極管和光敏晶體管 1.結(jié)構(gòu)原理結(jié)構(gòu)原理8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.2 光敏二極管和光敏晶體管光敏二極管和光敏晶體管 1.結(jié)構(gòu)原理結(jié)構(gòu)原理 與普通晶體管不同的是，與普通晶體管不同的是，光敏晶體管是將基極光敏晶體管是將基極集電極集電極結(jié)作為光敏二極管，集電結(jié)做結(jié)作為光敏二極管，集電結(jié)做受光結(jié)，另外發(fā)射極的尺寸做受光結(jié)，另外發(fā)射極的尺寸做的很大，以擴(kuò)大光照面積。的很大，以擴(kuò)大光照面積。 大多數(shù)光敏晶體管的基極大多數(shù)光敏晶體管的基極無引線，集電結(jié)加反偏。玻璃無引線，集電結(jié)加反偏。玻璃封裝上有個(gè)小孔，讓光照射到封裝上

10、有個(gè)小孔，讓光照射到基區(qū)?；鶇^(qū)。8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.2 光敏二極管和光敏晶體管光敏二極管和光敏晶體管 2.基本特性基本特性 光電池工作原理也是基于光生伏特效應(yīng)，可以直光電池工作原理也是基于光生伏特效應(yīng)，可以直接將光能轉(zhuǎn)換成電能的器件。有光線作用時(shí)就是電接將光能轉(zhuǎn)換成電能的器件。有光線作用時(shí)就是電源，廣泛用于宇航電源，另一類用于檢測(cè)和自動(dòng)控源，廣泛用于宇航電源，另一類用于檢測(cè)和自動(dòng)控制等。制等。 光電池種類很多，有硒光電池、鍺光電池、硅光光電池種類很多，有硒光電池、鍺光電池、硅光電池、砷化鎵、氧化銅等等。電池、砷化鎵、氧化銅等等。8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.3

11、 光電池光電池 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.3 光電池光電池 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.3 光電池光電池 （有源器件）（有源器件） 太陽(yáng)能手機(jī)充電器太陽(yáng)能手機(jī)充電器太陽(yáng)能供 LED電警示太陽(yáng)能電池 結(jié)構(gòu)：光電池實(shí)質(zhì)是一個(gè)大面積結(jié)構(gòu)：光電池實(shí)質(zhì)是一個(gè)大面積PNPN結(jié)，上電極為柵結(jié)，上電極為柵狀受光電極，下電極是一層襯底鋁。狀受光電極，下電極是一層襯底鋁。 原理：當(dāng)光照射原理：當(dāng)光照射PNPN結(jié)的一個(gè)面時(shí)，電子結(jié)的一個(gè)面時(shí)，電子空穴對(duì)空穴對(duì)迅速擴(kuò)散，在結(jié)電場(chǎng)作用下建立一個(gè)與光照強(qiáng)度有關(guān)迅速擴(kuò)散，在結(jié)電場(chǎng)作用下建立一個(gè)與光照強(qiáng)度有關(guān)的電動(dòng)勢(shì)。一般可產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。一般可產(chǎn)

12、生0.2V0.2V0.6V0.6V電壓電壓50mA50mA電流。電流。 8.1 光電器件光電器件 8.1.3 光電池光電池 v 電路連接電路連接 光電池作為控制元件時(shí)通常接非線性負(fù)載，光電池作為控制元件時(shí)通常接非線性負(fù)載，控制晶體管工作?？刂凭w管工作。 光電池作為電源使用時(shí)，根據(jù)使用要求進(jìn)行光電池作為電源使用時(shí)，根據(jù)使用要求進(jìn)行連接。連接。 需要高電壓時(shí)應(yīng)將光電池串聯(lián)使用；需要高電壓時(shí)應(yīng)將光電池串聯(lián)使用； 需要大電流時(shí)應(yīng)將光電池并聯(lián)使用。需要大電流時(shí)應(yīng)將光電池并聯(lián)使用。 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.3 8.1.3 光電池（有源器件）光電池（有源器件） 硅管的發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓為硅管

13、的發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓為0.6V0.6V0.7V0.7V，光電池的，光電池的 0.5V0.5V電壓起不到控制作用，可將兩個(gè)光電池串聯(lián)電壓起不到控制作用，可將兩個(gè)光電池串聯(lián) 后接入基極，或用偏壓電阻產(chǎn)生附加電壓。后接入基極，或用偏壓電阻產(chǎn)生附加電壓。 有光照度變化時(shí)，引起基極電流有光照度變化時(shí)，引起基極電流IbIb變化，集電極變化，集電極 電流發(fā)生電流發(fā)生倍的變化。倍的變化。光電池電路連接光電池電路連接 又稱光電隔離器又稱光電隔離器 “光耦光耦”器件由發(fā)光元件和接收光敏元件（光敏電器件由發(fā)光元件和接收光敏元件（光敏電 阻、光敏二極管、晶體管等）集成在一起，發(fā)光阻、光敏二極管、晶體管等）集成在一起，發(fā)光

14、 管輻射可見光或紅外光，受光器件在光輻射作用管輻射可見光或紅外光，受光器件在光輻射作用 下控制輸出電流大小。通過電下控制輸出電流大小。通過電光、光光、光電，電， 兩次轉(zhuǎn)換進(jìn)行輸入輸出耦合。兩次轉(zhuǎn)換進(jìn)行輸入輸出耦合。 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.4 8.1.4 光電耦合器件光電耦合器件?！肮怦罟怦睢奔善骷奶攸c(diǎn)：集成器件的特點(diǎn)：輸入輸出完全隔離，有獨(dú)立輸入輸出完全隔離，有獨(dú)立的輸入輸出阻抗，器件有很的輸入輸出阻抗，器件有很強(qiáng)的抗干擾能力和隔離性能強(qiáng)的抗干擾能力和隔離性能可避免振動(dòng)、噪聲干擾?？杀苊庹駝?dòng)、噪聲干擾。 特別適宜做數(shù)字電路開關(guān)特別適宜做數(shù)字電路開關(guān)信號(hào)傳輸、邏輯電路隔離

15、器信號(hào)傳輸、邏輯電路隔離器計(jì)算機(jī)測(cè)量、控制系統(tǒng)中做計(jì)算機(jī)測(cè)量、控制系統(tǒng)中做 無觸點(diǎn)開關(guān)等無觸點(diǎn)開關(guān)等。 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.4 8.1.4 光電耦合器件光電耦合器件 光電耦合器件光電耦合器件 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.4 8.1.4 光電耦合器件光電耦合器件 透射式，當(dāng)不透明物質(zhì)位透射式，當(dāng)不透明物質(zhì)位于中間時(shí)會(huì)阻斷光路，接于中間時(shí)會(huì)阻斷光路，接受器產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)。受器產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)。 反射式，光電開關(guān)的發(fā)射反射式，光電開關(guān)的發(fā)射與接受器件光軸在同一平與接受器件光軸在同一平面上，以某一角度相交，面上，以某一角度相交，交點(diǎn)處為待測(cè)點(diǎn)，當(dāng)有物交點(diǎn)處為待測(cè)點(diǎn)

16、，當(dāng)有物體經(jīng)過待測(cè)點(diǎn)時(shí)，接受元體經(jīng)過待測(cè)點(diǎn)時(shí)，接受元件接收到物體表面反射的件接收到物體表面反射的光線。光線。 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.4 8.1.4 光電耦合器件光電耦合器件 光電開關(guān)光電開關(guān) 光電開關(guān)結(jié)構(gòu)與外形光電開關(guān)結(jié)構(gòu)與外形 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.5 8.1.5 光電器件的測(cè)量方法光電器件的測(cè)量方法. . 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.4 8.1.4 光電耦合器件光電耦合器件 光電器件的測(cè)量方法光電器件的測(cè)量方法 透明度混蝕度紙的白度工件表面粗糙度工件的尺寸振動(dòng)測(cè)量照度計(jì)高溫計(jì) 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.4 8.1.4 光

17、電耦合器件光電耦合器件 光電器件的測(cè)量方法光電器件的測(cè)量方法 電梯平層用光電開關(guān)電梯平層用光電開關(guān) 8.1 8.1 光電器件光電器件 8.1.4 8.1.4 光電耦合器件光電耦合器件 光電器件的測(cè)量方法光電器件的測(cè)量方法 透射式透射式反射式反射式光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)稱光纖簡(jiǎn)稱光纖 光纖傳感器是光纖傳感器是2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代中期發(fā)展起來的一年代中期發(fā)展起來的一門新技術(shù)門新技術(shù)，光纖最早用于通訊，隨著光纖技術(shù)光纖最早用于通訊，隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，光纖傳感器得到進(jìn)一步發(fā)展。與其它的發(fā)展，光纖傳感器得到進(jìn)一步發(fā)展。與其它傳感器相比較，光纖傳感器有如下特點(diǎn)：傳感器相比較，光纖傳感器有如下特點(diǎn)：

18、不受電磁干擾，防爆性能好，不會(huì)漏電打火；不受電磁干擾，防爆性能好，不會(huì)漏電打火； 可根據(jù)需要做成各種形狀，可以彎曲；可根據(jù)需要做成各種形狀，可以彎曲； 可以用于高溫、高壓、絕緣性能好，耐腐蝕可以用于高溫、高壓、絕緣性能好，耐腐蝕。 8.2 8.2 光纖傳感器光纖傳感器 8.2 8.2 光纖傳感器光纖傳感器8.2.18.2.1光纖的結(jié)構(gòu)及其傳光光纖的結(jié)構(gòu)及其傳光 1)1)光纖結(jié)構(gòu)：光纖結(jié)構(gòu)： 12sinsinirnn 8.2 8.2 光纖傳感器光纖傳感器8.2.18.2.1光纖的結(jié)構(gòu)及其傳光光纖的結(jié)構(gòu)及其傳光 2)2)光纖傳光原理：光纖傳光原理： 光的折射示意圖光的折射示意圖臨界狀態(tài)示意圖臨界狀

19、態(tài)示意圖光的全反射示意圖光的全反射示意圖122sinsin90cnnn21sincnn21arcsincnn0112sinsinsinsiniinnnn10sinsininn90i 21sinsininn21111000022221212010sinsinsin(90)cos1 sin11 (sin)siniiiinnnnnnnnnnnnnnn 8.2 8.2 光纖傳感器光纖傳感器8.2.18.2.1光纖的結(jié)構(gòu)及其傳光原理光纖的結(jié)構(gòu)及其傳光原理 2)2)光纖傳光原理：光纖傳光原理： 2212sincnnNAsincNC 8.2 8.2 光纖傳感器光纖傳感器8.2.18.2.1光纖的結(jié)構(gòu)及其傳光

20、光纖的結(jié)構(gòu)及其傳光 2)2)光纖傳光原理：光纖傳光原理： 2221201sinsininnn 光纖的傳播基于光的全反射。當(dāng)光線以不同角光纖的傳播基于光的全反射。當(dāng)光線以不同角 度入射到光纖端面時(shí)，在端面發(fā)生折射后進(jìn)入光纖；度入射到光纖端面時(shí)，在端面發(fā)生折射后進(jìn)入光纖； v 光線在光纖端面入射角光線在光纖端面入射角減小到某一角度減小到某一角度cc時(shí)，時(shí)，光線全部反射。光線全部反射。 v 只要只要2c2c，光在纖芯和包層界面上經(jīng)若干次，光在纖芯和包層界面上經(jīng)若干次全反射向前傳播，最后從另一端面射出。全反射向前傳播，最后從另一端面射出。 8.2 8.2 光纖傳感器光纖傳感器8.2.18.2.1光纖的

21、結(jié)構(gòu)和傳光原理光纖的結(jié)構(gòu)和傳光原理 2)2)光纖的傳光原理：光纖的傳光原理：為保證全反射，必須滿足全反射條件（即為保證全反射，必須滿足全反射條件（即cc） 實(shí)現(xiàn)全反射的臨界入射角為：實(shí)現(xiàn)全反射的臨界入射角為： 221201arcsin()cNNN空氣中空氣中01N 2212arcsin()cNNv 可見，光纖臨界入射角的大小是由光纖本身的性可見，光纖臨界入射角的大小是由光纖本身的性質(zhì)（質(zhì)（N1N1、N2N2）決定的，與光纖的幾何尺寸無關(guān)。）決定的，與光纖的幾何尺寸無關(guān)。8.2 8.2 光纖傳感器光纖傳感器8.2.28.2.2光纖的性能（幾個(gè)重要參數(shù)）光纖的性能（幾個(gè)重要參數(shù)） 數(shù)值孔徑（數(shù)值孔

22、徑（NANA） 臨界入射角臨界入射角cc的正弦函數(shù)定義為光纖的數(shù)值孔徑的正弦函數(shù)定義為光纖的數(shù)值孔徑. . 221201sincNANNN空氣中：空氣中：2212NANN12()NNNANA意義討論：意義討論： NANA表示光纖的集光能力，無論光源的發(fā)射功率有多表示光纖的集光能力，無論光源的發(fā)射功率有多大，只要在大，只要在2c2c張角之內(nèi)的入射光才能被光纖接收、張角之內(nèi)的入射光才能被光纖接收、傳播。若入射角超出這一范圍，光線會(huì)進(jìn)入包層漏傳播。若入射角超出這一范圍，光線會(huì)進(jìn)入包層漏光。光。 一般一般NANA越大集光能力越強(qiáng)，光纖與光源間耦合會(huì)更越大集光能力越強(qiáng)，光纖與光源間耦合會(huì)更容易。但容易。

23、但NANA越大光信號(hào)畸變?cè)酱?，要選擇適當(dāng)。越大光信號(hào)畸變?cè)酱?，要選擇適當(dāng)。 產(chǎn)品光纖不給出折射率產(chǎn)品光纖不給出折射率N N，只給數(shù)值孔徑，只給數(shù)值孔徑NANA，石英光，石英光纖的數(shù)值孔徑一般為：纖的數(shù)值孔徑一般為：0.20.4NA 光纖模式是指光波沿光纖傳播的途徑和方式，光纖模式是指光波沿光纖傳播的途徑和方式，不同入射角度光線在界面上反射的次數(shù)不同。不同入射角度光線在界面上反射的次數(shù)不同。光波之間的干涉產(chǎn)生的強(qiáng)度分布也不同，模式光波之間的干涉產(chǎn)生的強(qiáng)度分布也不同，模式值定義為：值定義為： 02()VNA式中：式中：為纖芯半徑為纖芯半徑；0為入射波長(zhǎng)。為入射波長(zhǎng)。 8.2 8.2 光纖傳感器光纖

24、傳感器8.2.28.2.2光纖的性能（幾個(gè)重要參數(shù)）光纖的性能（幾個(gè)重要參數(shù)） 光纖模式（光纖模式（V V）光纖模式光纖模式模式討論：模式討論： 模式值越大，允許傳播的模式值越多。在信息傳模式值越大，允許傳播的模式值越多。在信息傳播中，希望模式數(shù)越少越好，若同一光信號(hào)采用播中，希望模式數(shù)越少越好，若同一光信號(hào)采用多種模式會(huì)使光信號(hào)分不同時(shí)間到達(dá)多個(gè)信號(hào)，多種模式會(huì)使光信號(hào)分不同時(shí)間到達(dá)多個(gè)信號(hào)，導(dǎo)致合成信號(hào)畸變導(dǎo)致合成信號(hào)畸變。 模式值模式值V V小，就是小，就是值小，即纖芯直徑小，只能值小，即纖芯直徑小，只能傳播一種模式，稱單模光纖。單模光纖性能最好，傳播一種模式，稱單模光纖。單模光纖性能最

25、好，畸變小、容量大、線性好、靈敏度高，但制造、畸變小、容量大、線性好、靈敏度高，但制造、連接困難。連接困難。 除單模光纖外，還有多模光纖（階躍多模、梯度除單模光纖外，還有多模光纖（階躍多模、梯度多模），單模和多模光纖是當(dāng)前光纖通訊技術(shù)最多模），單模和多模光纖是當(dāng)前光纖通訊技術(shù)最常用的普通光纖常用的普通光纖。 光纖在傳播時(shí)，由于材料的吸收、散射和彎曲光纖在傳播時(shí)，由于材料的吸收、散射和彎曲 處的輻射損耗影響，不可避免的要有損耗。處的輻射損耗影響，不可避免的要有損耗。 8.2 8.2 光纖傳感器光纖傳感器8.2.28.2.2光纖的性能（幾個(gè)重要參數(shù)）光纖的性能（幾個(gè)重要參數(shù)） 傳播損耗傳播損耗 8

26、.2 8.2 光纖傳感器光纖傳感器 8.2.3 8.2.3 光纖傳感器光纖傳感器FF FF （Function Fibre OptilFunction Fibre Optil Sensor Sensor） 又稱傳感型又稱傳感型 這類傳感器利用光纖這類傳感器利用光纖 本身對(duì)外界被測(cè)對(duì)象具有本身對(duì)外界被測(cè)對(duì)象具有 敏感能力和檢測(cè)功能，光敏感能力和檢測(cè)功能，光 纖不僅起到傳光作用，而纖不僅起到傳光作用，而 且在被測(cè)對(duì)象作用下，如且在被測(cè)對(duì)象作用下，如 光強(qiáng)、相位、偏振態(tài)等光光強(qiáng)、相位、偏振態(tài)等光 學(xué)特性得到調(diào)制，調(diào)制后學(xué)特性得到調(diào)制，調(diào)制后 的信號(hào)攜帶了被測(cè)信息。的信號(hào)攜帶了被測(cè)信息。 8.2 8.

27、2 光纖傳感器光纖傳感器 8.2.3 8.2.3 光纖傳感器光纖傳感器 功能型功能型 8.2 8.2 光纖傳感器光纖傳感器 8.2.3 8.2.3 光纖傳感器光纖傳感器 功能型功能型 NFFNFF（Non-Function Fibre OptilNon-Function Fibre Optil Sensor Sensor） 稱傳光型稱傳光型 傳光型光纖傳感器的傳光型光纖傳感器的 光纖只當(dāng)作傳播光的媒介，光纖只當(dāng)作傳播光的媒介， 待測(cè)對(duì)象的調(diào)制功能是由待測(cè)對(duì)象的調(diào)制功能是由 其它光電轉(zhuǎn)換元件實(shí)現(xiàn)的，其它光電轉(zhuǎn)換元件實(shí)現(xiàn)的， 光纖的狀態(tài)是不連續(xù)的，光纖的狀態(tài)是不連續(xù)的， 光纖只起傳光作用。光纖只起傳光作用。8.2 8.2 光纖傳感器光纖傳感器 8.2.3 8.2.3 光纖傳感器光纖傳感器 非功能非功能型型 傳感器是由半導(dǎo)體光吸收器、光纖、光源和光敏器傳感器是由半導(dǎo)體光吸收器、光纖、光源和光敏器件組成。敏感元件是一個(gè)半導(dǎo)體光吸收器，光纖用來傳件組成。敏感元件是一個(gè)半導(dǎo)體光吸收器，光纖用來傳輸信號(hào)。當(dāng)光源的光強(qiáng)度經(jīng)光纖達(dá)到半導(dǎo)體薄片時(shí)，透輸信號(hào)。當(dāng)光源的光強(qiáng)度經(jīng)光纖達(dá)到半導(dǎo)體薄片時(shí)，透 過薄片的光強(qiáng)受溫度的調(diào)制，當(dāng)溫度過薄片的光強(qiáng)受溫度的調(diào)制，當(dāng)溫度T T升高，材料吸收光升高，材