光纖技術(shù)專題科技論文

1、光纖技術(shù)專題科技論文實(shí)驗(yàn)理論，方法，現(xiàn)象及結(jié)果：最近連續(xù)三周我們做了光纖技術(shù)專題實(shí)驗(yàn)。光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱，是由石 英玻璃或塑料制成的很細(xì)的纖維狀物質(zhì)，是一種導(dǎo)引光波的新型傳輸物質(zhì)。目前， 光纖在通信、傳感、激光治療、激光加工等許多方面都獲得廣泛應(yīng)用，但其最主 要的應(yīng)用領(lǐng)域是光纖通信和光纖傳感。光纖通信只利用激光作為信息的載波信號(hào) 并通過光纖來傳遞信息的的通信系統(tǒng)，是人類通信史上一次重大突破。相對(duì)于無 線電通信，光纖通信具有傳輸帶寬、通信容量大、中繼距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、 無串音、輕便、材料資源豐富、成本低等優(yōu)點(diǎn)。光纖傳感器是利用外界物理因素 改變光纖中光的強(qiáng)度、相位、偏振態(tài)或波長(zhǎng)，從而對(duì)外界

2、物理因素進(jìn)行探測(cè)、計(jì) 量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅?。相?duì)于傳統(tǒng)的傳感器，光纖傳感器具有靈敏度高、抗十 擾能力強(qiáng)、電絕緣性能好、便于與計(jì)算機(jī)連接，便于組成遙測(cè)網(wǎng)絡(luò)、體積小、耗 電少等優(yōu)點(diǎn)。本專題實(shí)驗(yàn)的目的在于了解光纖的結(jié)構(gòu)和一般性質(zhì)，學(xué)習(xí)光纖的耦 合、傳輸及傳感特性及其在通信和傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用。這個(gè)專題實(shí)驗(yàn)具體分為三 個(gè)小實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)1.光源于光纖特性，分為半導(dǎo)體激光器的電光特性；光纖的耦合 與耦合效率測(cè)量；光纖數(shù)值孔徑測(cè)量。實(shí)驗(yàn)2。光信號(hào)傳輸，有音頻信號(hào)的調(diào) 制、傳輸與解調(diào)；光在光纖中傳輸時(shí)間的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)3.光纖傳感器，有反射式光 纖傳感和微彎式光纖傳感。光纖的耦合在實(shí)驗(yàn)中光纖與光源的耦合有直接耦合和經(jīng)

3、聚光器件耦合兩種。直接耦合是使光纖直接對(duì)準(zhǔn)光源輸出的光進(jìn)行的“對(duì)接”耦合。這種方法的 操作過程是：將用專用設(shè)備使切制好并經(jīng)清潔處理的光纖端面靠近光源的發(fā)光 面，并將其調(diào)整到最佳位置（光纖輸出端的輸出光強(qiáng)最大），然后固定其相對(duì)位 置。這種方法簡(jiǎn)單，但必須有專用設(shè)備而且需要細(xì)心地調(diào)試，才能達(dá)到一定的 耦合功率。如果光源輸出光束的橫截面面積大于纖芯的橫截面面積，將引起較 大的耦合損耗。經(jīng)聚光器件耦合是將光源發(fā)出的光通過聚光器件將其聚焦到光纖端面上，并 調(diào)整到最佳位置（光纖輸出端的輸出光強(qiáng)最大）。這種耦合方法能提高耦合效率。 耦合效率n的計(jì)算公式為門=i x10C%P2式子中P1為耦合進(jìn)光纖的光功率（

4、近似為光纖的輸出光功率）。P2為光源輸出 的光功率。光纖傳感光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調(diào)制器，使待 測(cè)參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)（如光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、 頻率、相位、偏正態(tài)等）發(fā)生變化，稱為被調(diào)制的信號(hào)光，在經(jīng)過光纖送入光探 測(cè)器，經(jīng)解調(diào)后，獲得被測(cè)參數(shù)。光纖傳感器的應(yīng)用于對(duì)磁、聲、壓力、溫度、加速度、陀螺、位移、液面、 轉(zhuǎn)矩、光聲、電流和應(yīng)變等物理量的測(cè)量。光纖傳感器可分兩大類：一類是功能 型（傳感型）傳感器；另一類是非功能性（傳光型）傳感器。功能型傳感器是利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件，被測(cè)量對(duì)光纖內(nèi) 傳輸?shù)墓膺M(jìn)行調(diào)制，使傳輸?shù)墓獾膹?qiáng)度、相

5、位、頻率或偏振態(tài)等特性發(fā)生變化， 現(xiàn)通過被調(diào)制走的傳導(dǎo)進(jìn)行解調(diào)，從而得出被測(cè)信號(hào)。非功能型傳感器是利用其它敏感元件感受被測(cè)量的變化，光纖僅作為信息的 傳輸介質(zhì)，常采用單模光纖。光纖在其中僅起導(dǎo)光作用，光照在光纖型敏感元件 上被測(cè)量調(diào)制。一、光源與光纖特性在第一次的實(shí)驗(yàn)課程中，我們首先繪制出了半導(dǎo)體激光器的電光特性曲線，并 求出了閾值電流，接下來就是實(shí)驗(yàn)中最重要的部分一一光纖耦合。在耦合之前， 要對(duì)光纖做必要的處理才能使實(shí)驗(yàn)更加成功，在這個(gè)過程中，我們有多次的嘗 試，可以說有很大一部分時(shí)間都用在了光纖耦合上。處理光纖端面對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn) 的影響很大，斷面尤其容易斷裂，一旦實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)光斑發(fā)散，或者耦合過

6、小時(shí)， 必須及時(shí)重切光纖，以保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。光纖耦合好之后，實(shí)驗(yàn)也就已經(jīng) 完成了大半，緊接著我們測(cè)量了光纖的數(shù)值孔徑，并通過計(jì)算求出了具體數(shù)值。二、光信號(hào)傳輸在上述實(shí)驗(yàn)一的基礎(chǔ)上，耦合好光纖后，用信號(hào)線將實(shí)驗(yàn)儀發(fā)射面板中的輸出 波形與示波器面板的CH1通道相連，通過觀察CH1通道波形和耦合后CH2通道 波形，即可測(cè)量出光在光纖中傳輸?shù)臅r(shí)間。三、光纖傳感實(shí)驗(yàn)三是繪制反射式位移傳感器的調(diào)整特性曲線，利用這條特性曲線可以通過對(duì) 光強(qiáng)的檢測(cè)得到位移量。(ME)M茂電流(mA)位置讀數(shù)(mm)拓展，不足及建議：隨著技術(shù)的不斷提高，光纖技術(shù)上的許多問題已得到解決，光纖的韌性、大 小、抗干擾等都得到提高，光纖的使用將會(huì)逐漸的到普及，與光纖有關(guān)的技術(shù)也 會(huì)得到大幅度的發(fā)展，隨著企業(yè)的擴(kuò)大，寫字樓大規(guī)模產(chǎn)生，許多網(wǎng)絡(luò)分層都一 直是我們面臨的難題，光纖的傳輸產(chǎn)品的趕緊會(huì)使這一問題得到解決，各城市的 局域網(wǎng)之間的傳輸速度將會(huì)大幅度提高。光纖的發(fā)展會(huì)是一場(chǎng)技術(shù)革命，它將會(huì)取代很多現(xiàn)有的產(chǎn)品，例如傳感器， 探測(cè)器等。目前的光纖傳輸還脫離不了有線傳輸，很多技術(shù)目前還不能克服，光 線不能大規(guī)模擴(kuò)展，我相信在不久的將來，會(huì)實(shí)現(xiàn)無線傳輸?shù)耐瑫r(shí)它還不影響傳 輸規(guī)模。會(huì)帶給人們一個(gè)更為方便的快速、便捷的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。關(guān)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方法：這個(gè)專題