光电检测技术9-2-课件.ppt

第九章 现代光电检测技术 陈 翔 宇 Email Dest5555@ Tel QQ 552136081 电子信息工程系 2007-5 主要内容 一、视觉检测技术 二、光纤测量技术 三、激光测量技术 ** 四、衍射测量技术 ** 光纤测量技术 1、什么是光纤? 2、光纤传输光的原理和主要特性？ 3、光纤有哪些主要的应用？ 4、光纤在测量方面有哪些主要的技术？其基本的操作原理是什么？ 光纤的基本理论 子午光线的传播---全反射原理 光纤的损耗 光纤损耗谱特性 损耗的外界因素 光纤的色散 光纤的主要应用 光纤测量技术---光纤传感器 光纤测量技术---光纤传感器 光纤测量技术---光纤传感器 光纤测量技术---光纤传感器 光纤测量技术---光纤传感器 光纤测量技术---光纤传感器 强度调制型光纤传感器 强度调制型光纤传感器 强度调制型光纤传感器 强度调制型光纤传感器 强度调制型光纤传感器 强度调制型光纤传感器 强度调制型光纤传感器 相位调制型光纤传感器 偏振态调制型光纤传感器 频率调制型光纤传感器 频率调制型光纤传感器 光纤图像传感器 光纤图像传感器 光纤测量技术---光纤传感器 光纤测量技术---光纤干涉仪 Mach-Zehnder 光纤干涉仪 Fabry－Perot 光纤干涉仪 光纤温度测量技术 光纤压力测量技术 光纤电流测量技术 关于双折射现象的说明 PZT 3dB耦合器 3dB耦合器 L L + ?L 1 2 4 3 M－Z 的传输特性: T1-3 = cos2[?/2] ， T1-4 = sin2[?/2] ， ? = 2??Lnf 1 C 若有两个频率分别为 f1 和 f2 的光波从 1 端输入，且 f1 和 f2 分别满足： ?1 ＝ 2 ??Lnf1 1 C ?2 ＝ 2 ??Lnf2 1 C ＝ 2?m ＝ 2?[m ＋ 1/2] m ＝ 1, 2, 3, …… 则有： T1-3 ＝ 1， T1-4 ＝ 0 f ＝ f1 T1-3 ＝ 0， T1-4 ＝ 1 f ＝ f2 频率间隔： fc ＝ 2n?L C ?? ＝ (?1?2)/(2n?L) 或： PZT 光纤 PZT 光纤 光纤 PZT 光纤 光纤 光纤 F－P 腔 (a) (b) (c) 光纤波导腔 FFPF 光纤两端面直接镀高反射膜， 腔长一般为厘米到米量级，因 此自由谱区小。 空气隙腔 FFPF 腔长一般小于 10 ?m，因此自 由谱区较大。插入损耗也比较 大。 改进型波导腔 FFPT 可通过中间光纤波导段的长度 来调整其自由谱区，其光纤长 度一般为 100 ?m 到 几厘米。 * 光纤是光导纤维的简称；其传输特性由其结构和材料决定。 光纤的组成? (一) 光纤的分类 1. 按传输的模式数量： 单模光纤 只能传输一种模式的光纤 多模光纤 同时传输多种模式的光纤 单模：纤芯直径 2a = 2~18 ?m 纤芯－包层折射率差小 ? ＝ (n1-n2)/n1 ＝ 0.0005~0.01 多模：纤芯直径 2a = 50~500 ?m 纤芯－包层折射率差大 ? ＝ (n1-n2)/n1 ＝ 0.01~0.02 纤芯 包层 涂覆层 ? 纤芯 ---光主要被限制在该层内传输 包层---将光限制在纤芯中传输 涂覆层----保护作用 ? 光纤的数值孔径（NA）：NA ＝ n0sin?0 ＝ n1 － n2 2 2 1－ [n2/n1]2 n0 n1 n2 ? ? 子午面：通过光纤中心轴 的任何平面。 子午线：位于子午面内 的光线。 子午光线的入射光线、反射光线和分界面的法线三者均在子午面内。 要使光能完全限制在光纤内传输，则应使光线在纤芯－包层分界面上的入射角 ? 大于或等于临界角 ? 0，即 n2 sin ?0 ＝ n1 ， ? ≥ ?0 ＝ arcsin [n2/n1] 或 sin ?0 = 光纤的损