光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用

光導(dǎo)纖維5/8/20241光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用光導(dǎo)纖維是指光以波導(dǎo)方式在其中傳輸?shù)墓鈱W(xué)介質(zhì)材料定義5/8/20242光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用一、光導(dǎo)纖維的發(fā)現(xiàn)及原理1、發(fā)現(xiàn)

1870年，英國著名的物理學(xué)家丁鐸爾在暗室里做試驗(yàn)，一股水流從容器的側(cè)壁孔中向外流出。當(dāng)人們從側(cè)壁給水照明時，驚奇地發(fā)現(xiàn)，本來直線傳播的光，現(xiàn)在竟沿著這股彎曲的水流在耀動，變得彎曲了。

5/8/20243光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用一、光導(dǎo)纖維的發(fā)現(xiàn)及原理

3、結(jié)構(gòu)光纖主要由纖芯和包層兩部分組成。纖芯具有高折射率，包層是低折射·率，最外面為塑料護(hù)套。這樣光在纖芯與包層的界面上作多次全反射而曲折前進(jìn)，不會透過界面。2、原理光能夠在玻璃纖維或塑料纖維中傳遞是利用光在折射率不同的兩種物質(zhì)的交界面處產(chǎn)生“全反射”作用的原理。

5/8/20244光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用二、光導(dǎo)纖維的種類1、按材質(zhì)組成：玻璃光纖、塑料光纖、晶體及液芯等特種光纖等2、按工作波長：紫外、可見、近紅外及紅外光導(dǎo)纖維。3、按折射率：階躍型、近階躍型、漸變及其他光導(dǎo)纖維。4、按傳輸模式：單模光纖、多模光纖。5、按應(yīng)用：通信光纖、傳感光纖、傳光光纖、激光光纖、紅外光纖等5/8/20245光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用（一）玻璃光纖主要應(yīng)用于較長距離的光通信領(lǐng)域，取代同軸電纜和微波通信，它又可分為石英光纖、氟化玻璃光纖和硫化玻璃光纖等。石英光纖氟化物保編光纖5/8/20246光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用玻璃光纖之——1、硫化玻璃光纖硫化物玻璃光纖具有較寬的紅外透明區(qū)域(1.2-12μm)，有利于多信道的復(fù)用。

硫化物玻璃有較低的結(jié)晶趨勢和高機(jī)械化學(xué)穩(wěn)定性，適合作有源和無源光纖器件。

硫化玻璃光纖硫化物玻璃光纖具有很大的非線性系數(shù)，用它制作的非線性器件，可以有效地提高光開關(guān)的速率，開關(guān)速率可以達(dá)到數(shù)百Gb/s以上.5/8/20247光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用玻璃光纖之——2、重金屬氧化物玻璃光纖

重金屬氧化物玻璃光纖是以GeO2、La2O3、TeO3和GO-AL2O3等玻璃為基礎(chǔ)的光纖。重金屬氧化物玻璃光纖聲子具有聲子能量小、紅外透過范圍廣、稀土摻雜濃度高、非線性折射率高等優(yōu)點(diǎn)，在光纖放大器、非線性光纖等方面得到了廣泛研究與應(yīng)用。增益可調(diào)摻鉺光纖放大器微型摻鉺光纖放大器5/8/20248光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用（二）塑料光纖（POF）塑料光纖(PolymerOpticalFiber，簡寫POF)是由高折射率的聚合物材料為纖芯和低折射率的聚合物材料為包層所構(gòu)成的光纖。5/8/20249光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用塑料光纖之——低損耗PMMA塑料光纖2、耐熱塑料光纖

普通的塑料光纖耐熱性不高，一般在80℃以下，而無機(jī)光纖至少可在100℃以上的溫度下使用。5/8/202410光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用塑料光纖之——3、耐濕塑料光纖

塑料光纖容易吸潮，而水能增強(qiáng)芯材聚合物C—H的振動吸收，使光纖的損耗增大。

將脂肪環(huán)、苯環(huán)和長鏈烷基引入芯材聚合物中，能提高塑料光纖的耐濕性。另外，改善包層或增加包層數(shù)也可以改善塑料光纖的耐濕性。5/8/202411光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用塑料光纖之——4、熒光塑料光纖熒光塑料光纖是在芯材中摻入一定量的熒光劑，其入射斷面輸入特定波長的光，這種光為熒光劑所吸收，然后發(fā)出另一特定波長的光，由塑料光纖出射端面輸出。

熒光塑料光纖可制成特殊的光纖傳感器，也可制作成功率放大器。5/8/202412光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用塑料光纖之——5、非線性塑料光纖制作：采用偶極性有機(jī)材料同芯材混合，用垂直機(jī)頭牽引擠出成型，并在靠近模頭處設(shè)置高強(qiáng)直流電場，這樣處于黏流態(tài)聚合物中的偶極性有機(jī)物獲取電場取向，隨著黏流態(tài)聚合物的冷卻成型，非線性有機(jī)材料偶極取向固定，從而獲得非線性塑料光纖。

應(yīng)用：這種非線性塑料光纖可制作成電光及非線性光學(xué)器件，是一種新型的塑料光纖。5/8/202413光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用（三）特種光纖1、偏振保持單模光纖偏振保持光纖，指能使輸入該光纖的線偏振光獨(dú)立、穩(wěn)定地在光纖中傳輸?shù)囊环N單模光纖。單偏振態(tài)空氣包層光子晶體光纖偏振切換器5/8/202414光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用（三）特種光纖2、大芯徑大數(shù)值孔徑光纖芯徑和數(shù)值孔徑大于標(biāo)稱值，即芯徑大于62．5微米、數(shù)值孔徑大于0．23微米的光纖。

特點(diǎn)：損耗大、帶寬低。槍用光纖傳像瞄準(zhǔn)鏡光纖內(nèi)窺鏡5/8/202415光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用特種光纖之-3、液芯光纖采用液體材料作為芯、聚合物材料作為光學(xué)包層和保護(hù)層的光纖。

特點(diǎn)：大芯徑、大數(shù)值孔徑、光譜傳輸范圍廣、光譜傳輸效率高、使用壽命長等。液體光導(dǎo)管5/8/202416光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用特種光纖之-光子晶體光纖(PhotonicCrystalFibers,PCF)又被稱為微結(jié)構(gòu)光纖（Micro-StructuredFibers,MSF)。它的橫截面上有較復(fù)雜的折射率分布，通常含有不同排列形式的氣孔，這些氣孔的尺度與光波波長大致在同一量級且貫穿器件的整個長度，光波可以被限制在低折射率的光纖芯區(qū)傳播。4、光子晶體光纖

5/8/202417光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用三、光導(dǎo)纖維的應(yīng)用

傳輸衰減小,距離長;

傳輸頻帶寬,通信容量大;特點(diǎn)

抗電磁干擾,傳輸質(zhì)量好;

體積小,重量輕,便于施工;

原材料豐富,節(jié)約有色金屬,環(huán)保;

用于局域網(wǎng)，城域網(wǎng)的光纖線路1、通信領(lǐng)域

5/8/202418光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用光導(dǎo)纖維的應(yīng)用2.醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)窺鏡5/8/202419光導(dǎo)纖維簡介分類及應(yīng)用光導(dǎo)纖維的應(yīng)用3、