下载文档原格式
《光纤通信技术》复习提纲第一章概论小结一、名词概念1、光纤：光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。
2、光纤通信：光纤通信是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式。
3、光纤通信系统：光纤通信系统是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信系统。
4、光纤通信：就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
5、色散：在光纤中，不同信号的各频率或各模式成份的传播速度不同，经过光纤传输一定距离后，不同成份之间出现时延差，从而引信号畸变。
二、光在电磁波谱中的位置三、光纤通信所用光波的波长范围光纤通信的波谱在1.67×1014Hz～3.75×1014Hz之间，即波长在0.8μm～1.8μm之间，属于红外波段，将0.8μm～0.9μm称为短波长，1.0μm～1.8μm称为长波长，2.0μm以上称为超长波长。
四、光纤通信中常用的低损耗窗口:810nm,1310nm,1550nm五、光纤通信的特点与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信的优点如下：(1)传输频带极宽，通信容量很大；(2)由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远；(3)串扰小，信号传输质量高；(4)光纤抗电磁干扰，保密性好；(5)光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设；(6)耐化学腐蚀；(7)光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰富，并节约了大量有色金属六：光纤结构: 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成七、光纤分类:若按传输模的数量分类可分为多模光纤和单模光纤若按传输波长分类可分为短波长光纤和长波长光纤若按套塑结构分类可分为紧套光纤和松套光纤全反射是光信号在光纤中传播的必要条件。
第二章小结一、名词概念1、阶跃型光纤:阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射率n1和包层的折射率n2是均匀常数。
2、渐变型光纤：渐变型光纤纤芯的折射率nl随着半径的增加而按一定规律逐渐减少，到纤芯与包层交界处为包层折射率n2，纤芯的折射率不是均匀常数。
李老师：务必要转到各班同学。
让各班学习委员收到后短信给我确认。
光纤通信复习要点1.波分复用器分类及工作原理2.常见SDH设备3.光交换的方式4.EDFA组成，工作原理，应用形式5.色散分类6.自愈环结构分类7.单模传输条件8.光接收机灵敏度9.折射率差，数值孔径，临界角10.SDH帧结构及标称速率计算方法11.光隔离器的组成及工作原理12.光纤的传输损耗13.课后习题1、按照波长选择机理不同，波分可以分为：衍射型和干涉型波分复用器两大类型及多种类型号。
衍射型波分复用器利用一个角色散元件（如一个衍射光栅）使入射的光信号在空间分离成多个不同波长的光。
干涉型波分复用器则是利用光、波长选择放大器等。
无源波分复用器包括色散元件波分复用器、干涉元件波分复用器、光耦合器波分复用器、全光纤波分复用器等。
现在，在实际的光纤通信工程中，最广泛使用的主要是无源波分复用器。
1.波分复用器分类及工作原理按照波长选择机理不同，波分可以分为：衍射型和干涉型波分复用器两大类型及多种类型号。
衍射型波分复用器利用一个角色散元件（如一个衍射光栅）使入射的光信号在空间分离成多个不同波长的光。
干涉型波分复用器则是利用光、波长选择放大器等。
无源波分复用器包括色散元件波分复用器、干涉元件波分复用器、光耦合器波分复用器、全光纤波分复用器等。
现在，在实际的光纤通信工程中，最广泛使用的主要是无源波分复用器。
波分复用器是一种面向城域网接入层的低成本WDM传输技术。
从原理上讲，CWDM就是利用光复用器将不同波长的光信号复用至单根光纤进行传输，在链路的接收端，借助光解复用器将光纤中的混合信号分解为不同波长的信号，连接到相应的接收设备2.常见SDH设备：终端复用器TM、再生中继器REG、分插复用器ADM 和数字交叉连接设备DXC。
3.光交换的方式：空分光交换、时分光交换、波分光交换、复合型光交换和自由空间光交换5种方式。
4.EDFA组成，工作原理，应用形式EDFA主要由掺铒光纤（EDF）、泵浦光源、光耦合器（或WDM波分复用器）、光隔离器工作原理：在石英光纤的纤芯中掺入三价稀土金属饵元素，这种光纤在泵浦光的激励下下形成粒子数反转分布，然后在信号光的作用下产生受激辐射，放出与信号光完全相同的光子形成光的放大。
1、光与物质相互作用光可以被物质吸收也可以从物质中发射；在研究光与物质的相互作用时，存在着三种不同的基本过程，即自发辐射、受激吸收、受激辐射。
其中,半导体二极管的工作原理基于自发辐射,半导体激光器的工作机理基于受激辐射,光电检测器的工作原理机理基于受激吸收。
自发辐射：物质原子中的电子在未受到外界激发的情况下，高能级E2上的电子由于不稳定，自发地向低能级E1跃迁，在跃迁的过程中，多余的能量以发光的形式表现出来，这个过程称为自发辐射 。
受激吸收：物质在外来光子的激发下，低能级E1上的电子吸收了外来光子的能量，而跃迁到高能级E2上，这个过程叫做受激吸收受激辐射：当受到外来光子的激发时，跃迁到低能级E1上，同时放出一个能量为12E E h -=υ的光子，由于这个过程是在外来光子的激发下产生的，因此叫做 2、隔离器的组成功能和原理：光隔离器是一种只允许光沿一个方向通过而在相反方向阻挡光通过的光无源器件。
原理：对于正向入射的信号光，通过起偏器后成 为线偏振光，法拉弟旋磁介质与外磁场一起使信号光的偏振方向右旋45度，并恰好使低损耗通过与起偏器成45度放置的检偏器。
对于反向光，出检偏器的线偏振光经过放置介质时，偏转方向也右旋转45度，从而使反向光的偏振方向与起偏器方向正交，完全阻作用：防止光路中的后向传输光对光源以及光路系统产生不良影响。
应用：光纤通信、光信息处理系统、光纤传感以及精密光学测量系统等。
按性能分类：偏振相关型和偏振无关型两类光隔离器主要利用磁光晶体的法拉第效应。
偏振方向的旋转只与磁场强度的方向有关，而与光传播的方向无关。
由起偏器、检偏器和旋光器三部分组成。
光纤光栅的实质是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜，利用这一特性构成光纤无源器件。
传输损耗低、抗电磁干扰、质量轻、柔韧、化学稳定及电绝缘。
3、光纤光栅的原理及解调。
光纤光栅的实质是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜，利用这一特性构成光纤无源器件。
传感器原理与应用复习资料（推荐五篇）第一篇：传感器原理与应用复习资料光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。
如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角θ=0.1°，则莫尔条纹的宽度B=11.46㎜莫尔条纹的放大倍数K= 573.2。
光栅传感器结构为：光源→标尺光栅→指示光栅→光电元件在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，①（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。
传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。
电阻应变片式传感器按制造材料可分为①金属材料和②半导体体材料。
它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由电阻应变效应形成的光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应，目前所利用的光电效应大致有三大类：第一类是利用在光线作用下材料中电子溢出表面的现象，即外光电效应，光电管以及光电倍增管传感器属于这一类；第二类是利用在光线作用下材料电阻率发生改变的现象，即内光电效应。
光敏电阻传感器属于这一类。
第三类是利用在光线作用下光势垒现象，即光生伏特效应，光敏二极管及光敏三极管_ 传感器属于这一类。
传感器由敏感元件、传感元件、测量转换电路三部分组成。
依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件,转换元件,测量电路三个部分组成。
光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，其中内光电效应可以分为光电导效应、光生伏特效应光电倍增管是利用二次电子释放效应，将光电流在管内部进行放大。
它由光电阴极、若干倍增极和阳极三部分组成。
编码器用来测量角位移。
在数控机床直线进给运动控制中，通过测量角位移间接测量出直线位移，表达式为 x＝t/360︒× θ。
绝对式编码器输出二进制编码，增量式编码器输出脉冲。
增量式编码器输出信号要进行辨向、零标志和倍频等处理。
《光纤传感技术与应用》复习提纲第一章光纤传感器1．1．1 光纤传感器的定义及分类传像光纤的作用传感器光振幅相位光纤传感器的基本原理偏振态波长温度压力光纤传感器可以测量的物理量磁场、电场位移转动用方框图表示光纤传感原理示意图（图1-1-1 光纤传感原理示意图）传感型：利用外界因素改变光纤中光的强度（振幅）、相位、偏振态或波长（频率），从而对外界因素进行讲师和数据传输的，称为传感型（功功能型光纤传感器。
特点是传感合一（信息获取和传输都在光纤中完成。
光纤传感器分类传光型：利用其他敏感元件测得物理量，由光纤进行数据传输。
特点是充分利用现有传感器，便于推广应用。
散射型干涉型（相位型）按传感原理分类：偏振型微弯型荧光型1．1．2 光纤传感器的特点（1）抗电磁干扰、绝缘、耐腐蚀；适用于强电磁干扰、易燃、易爆、强腐蚀环境下使用。
（2）灵敏度高；长光纤可以灵敏地探测光波的干涉，适用于测量水声、加速度、位移、温度、磁场。
（3）重量轻、体积小、形状可变；（4）测量对像广泛；力学、物理、核物理、航空、航天。
（5）对被测介质影响小；（6）便于复用，便于成网；（7）成本低1．2 振幅调制传感型光纤传感器（1）什么是：利用外界因素引起的光纤中光强的变化来探测物理量等各种参量的光纤传感器称为振幅调制传感型光纤传感器。
改变微弯状态改变耦合条件（2）用来改变光纤中光强的办法改变吸收特性改变折射率分布1．2．1 光纤微弯传感器原理：利用微弯损耗的变化，来探测外界物理量的变化。
微弯损耗：多模光纤微弯时，部分芯模能量转化为包层模能量。
通过测量芯模能量或包层能量的变化来测量位移或振动等参量。
光纤微弯传感器原理图1．2．2 光纤受抑全内反射传感器一、透射式原理：全内反射缺点：需要精密的机械调整和固定装置，不利于现场环境使用。
透射式光纤受抑全内反射传感器简图二、反射式原理：也可以利用外界介质折射率变化，改变临界全反射条件，使反射光强变弱，从而测量外界物理量变化。
《传感器及检测技术》课程期末考试复习提纲一、考试章节范围：考试范围大体为：教材第1-7章，以及第9章的无线传感器网络、多传感器信息融合等少部分内容。
为减轻复习负担，其中各章的以下小节基本不用复习：第1章：1.1.1、1.1.3、1.3.7、1.3.8、1.4.2、1.5第2章：2.2第3章：3.4.3第4章：4.3.1、4.4.3～4.4.5第5章：5.1.4、5.2.3～5.2.4、5.3.2第6章：6.1、6.3.3～6.3.7、6.4二、考试题型：A卷（期末试卷）1．填空题: 20空，每空1分，共20分2．选择题: 10题，每题2分，共20分3．判断题：10题，每题1分，共10分4．简答题: 5题，每题5分，共25分5．解答题: 3题，分值不一，共25分（分别为：脉冲式光电传感器测物体位移、两线制压力变送器、热电偶测温）B卷（补考试卷）1．填空题: 20空，每空1分，共20分2．名词解释: 4题，每题5分，共20分3．简答题: 5题，每题6分，共30分4．解答题: 3题，每题10分，共30分（分别为：光纤导光、测力传感器计算、两线制超声液位计测液位）三、成绩比例：期末考试成绩： 70％平时考勤、作业等：20％实验：10％四、各章需掌握的知识点：第1章传感器与检测技术基础（重点）1．掌握检测系统的组成；掌握传感器的定义和组成；传感器的其他用名；传感器按各种不同标准的分类。
2．掌握测量误差的两种表示方法：绝对误差、相对误差的定义，其计算方法和各自用途；掌握满度（引用）相对误差在衡量仪表准确度等级中的应用。
弄清楚传感器精度等级的含义（例如1.5级是何意）。
3．掌握按规律性对误差的分类：系统误差、随机误差和粗大误差，掌握其基本概念；掌握正态分布的随机误差的特点；掌握发现系统误差的几种准则，以及每种准则主要发现的是哪类系统误差。
4．掌握粗大误差最常用的判别和剔除方法—3σ原则的主要内容。
5．掌握传感器的基本特性参数分为两方面：静态特性和动态特性；掌握静态特性包括哪些主要性能指标，重点理解线性度和灵敏度两个指标的含义。
传感器原理及应用复习提纲绪论一. 传感器及其作用二. 传感器的组成及其各部分的功能（什么是敏感元件，什么是转换元件，什么是测量电路，作用是什么？）三. 传感器的分类方法1．解释按输入量分类。
2．解释按测量原理分类。
四. 传感器技术的三要素是什么？第一章传感器的一般特性一. 传感器的静态特性1．牢固掌握传感器的主要静态特性指标及其定义：线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨率、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。
2．牢固掌握精度等级的意义和应用。
二. 传感器的动态特性1．数学模型（0、1、2阶微分方程描述方法）2．传递函数（零阶特性，一阶特性，二阶特性。
）3．工程实际传感器动态指标的表示方法第二章应变式传感器1．金属应变片式传感器的特点（6点）。
精度高，测量范围广；频率响应特性较好；结构简单，尺寸小，重量轻；可在恶劣条件下正常使用；价格低廉，品种多样，便于选择。
金属应变片式传感器的原理（应变效应）2．金属应变片的主要特性：灵敏度系数的定义及物理意义。
什么是金属应变片的横向效应。
解释什么是机械滞后。
解释什么是应变极限。
研究金属应变片的动态特性的目的是什么。
3．温度误差及补偿温度怎样造成金属应变片式传感器的测量误差。
了解怎样用单丝自补偿应变片了解怎样用双丝组合自补偿应变片掌握用电桥补偿应变片的温度误差的原理4．测量电路固掌握分析、计算应变片式传感器组成的电桥电路。
了解等臂电桥，单臂电桥，输入和输出的关系（应变ε与电桥输出电压）。
了解什么是第一对称电桥，什么是第二对称电桥，输入和输出的关系。
5．什么是应变效应。
6. 什么是压阻效应。
半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的亚阻效应。
7．什么是固态压阻器件。
8．应变片式传感器可以检测哪些物理量，可以应用在哪些领域。
怎样构成加速度传感器？9. 半导体应变片的特点10. 金属应变片式传感器和固态压阻器件都是应变片式传感器，区别是什么。
11．半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的亚阻效应。
发.........——-今滞照>*州简答题1.光纤的主要损耗有哪几种？简述各种损耗性质。
2.光电探测器利用的光电效应有哪几种？3.光纤传感器的光强强度调制方式有哪儿种？4 .常用的光纤干涉仪有哪几种？5.偏振调制光纤传感器中常用的物理效应有哪几种？6.简述光纤的色散机理及其种类。
7 .简述光纤传感系统使用的光源种类。
8.常用的光纤干涉仪有哪儿种？计算题（带计算器）1.解释光纤的了午光线。
已知包层和纤芯的折射率，求该光纤了午光线的数值孔径。
2.半导体激光器的工作原理，已知半导体的禁带宽度求发光波长。
3.普克耳效应使晶体的双折射性质发生改变，晶体的两端设有电极，并在两极间加一个电场，外加电场平行于通光方向，这种运用称为纵向调制。
对于KDP 晶体，求半波电压；晶体的通光方向垂直于外加电场，这时产生的电光效应称为横向电光效应。
对于BSO晶体，求半波电压。
4.已知光纤衰减系数，输入功率，求输出功率。
5.光纤测温探头如图所示，求被测对象的最小尺寸。
6.赛格纳克光纤干涉仪，已知光纤圈面积，转动角速度，光速3X108m,光波氏628nm,相位延迟。
求光纤圈数。
1.已知光纤中相邻两模式的传播常数差△"=2A /A ( m(2-g)/(2+R)3.图2为某光纤电流传感器的装置示意图。
4.图3为某偏振调制光纤传感器的调制器, 当在平板电极上外界调制电压后,综合应用题（证明题）握抛物线光纤和阶跃光纤变形器的空间周期。
2.双光纤反射式光纤一维位移OFS （光纤传感器），对于BC 部分的光耦合效率。
物理效应？P = 20?掌握推导过程。
当外加电场方向与光的传播方向垂直时，平板电极之间的介质由感应双折射引起 的寻常光折射率和非寻常光折射率与外加电场E 的关系为：n-n. = X o kE 2式中k 为某常数。
①物理效应?/ = /0 sin 2 兀「U、2 ]"人/2 )掌握推导过程 （偏振光干itE\e = E\o = ，偏振光相干光相位差左〃从克尔效应求得 相干光强/二举+手+孔皿即+勿） 二、偏振光干涉 透光轴相互垂 E 2（）= E （）cos= Esin Seos 0 E& = E p sin 。
第二章 多传感器的光网络技术 2．2．1 网络损耗的主要来源1．弯曲引起的光纤损耗（弯曲损耗） 弯曲损耗： 宏弯损耗 微弯损耗 1）光纤的宏弯损耗:曲率半径在一个临界值c R ，c R R >时附加损耗可以忽略不计；否则，弯曲损耗指数增加。
确定R 值是很重要的。
多模光纤cm R 1≥时，附加损耗可以忽略不计。
2）光纤的微弯损耗（1）多模光纤的微弯损耗多模光纤在微弯时，主要是相邻模之间发生耦合 弯波矢量c k k ='（微弯周期c l l =）时，损耗最大。
c l l =处的主衰减峰的谱宽为L l c /22，主衰减峰两侧还有次极大出现。
③损耗与微弯振幅2dA （平方）成正比（这一点可以加以利用）。
④损耗与微弯总长度L 成正比。
（2）单模光纤的微弯损耗 模斑半径越小，损耗越小。
2．光纤和光源的耦合损耗1）半导体激光器和光纤的耦合损耗半导体激光器发出的光不是圆的光班，其发散角在互为垂直的方向上也不一样大。
()()⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=222exp ,,yx yx z A z y x I ωω 其中xz x 0πωλω=，yz y 0πωλω=（1）直接耦合的损耗直接耦合：将光纤端面直接指向激光器发光面（点）。
举例：光纤NA=0.14，其孔径角c θ2约为16°半导体激光管发散角//2θ（平行于PN 结）仅为5°~6°，距离很近时，可以全部耦合；⊥θ2大于c θ2，不能保证全部的光都能进入光纤。
耦合效率的计算：()()()∞=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-==⎰⎰⎰⎰∞∞∞∞Berf dxdy y xs A dxdyz y x I P y x 00220002exp 2,,2ωω()⎰∞⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=022exp 22dx x s A b x y ωωπ()⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=A y dt t A erf 022exp 22ωπ 误差函数yyt ω2=，ydydt ω=在s z =平面内，B 为常数。
显然，包含在光纤孔径角//2θ内的光功率是()⎰⎰⎰⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=πλθπωλθωπωω202022tan 22exp tan 222exp 20c oy coy x y y x berf dt t B dxdyy x s A P 估算，光纤端面损5%，则()[][]%95/tan 2%950max⨯∞=⨯=erf erf P Pc oy λθπωηm oy μω05.0=，m μλ85.0=的激光和14.0=NA （︒=8cθ）的直接耦合，max η约为20%。
（2）透镜耦合的损耗①光纤端面磨成球面的耦合 ②柱透镜耦合 ③凸透镜耦合（也可用自聚焦透镜代替） ④圆锥表透镜耦合2）半导体发光二极管和光纤的耦合损耗发光管不同于激光器，其发光相当于余弦发光体。
后者相光强分布相当于高斯形。
用朗伯发光面（见固体光电子学），半球空间发出的总功率为⎰==2002cos sin 22ππθθθπEE BA d BA P E A ——发光面积，B ——光源亮度（单位面积向某方向单位立体角发出的光功率）； 通常，半导体二极管发光点的面积比光纤端面积小。
Ω=d BA dP E θcos⎰==ccE E BA d BA P θθπθθθπ02sin 2cos sin 22 直接耦合时的最大效率为()220m a x s i n NA P P c ==θη举例：当14.0=NA时，效率为2%，功率为5mW 的发光二极管，耦合入光纤的功率仅为几十微瓦。
采用透镜耦合，与激光管类似。
3．光纤和光纤的直接耦合损耗1）多模光纤和多模光纤的直接耦合损耗 （1）轴偏离对耦合损耗的影响 （2）两光纤端面之间的间隙对耦合损耗的影响 （3）两光纤轴之间的倾斜对耦合损耗的影响 （4）光纤端面的不完整性对耦合损耗的影响 ①端面倾斜 ②端面弯曲（5）光纤种类不同对耦合损耗的影响 ①芯径不同 ②折射率不同：2）单模光纤和单模光纤直接耦合的损耗 （1）离轴和轴倾斜引起的损耗 （2）两光纤端面间的间隙引起的耦合损耗 （3）不同种类光纤引起的耦合损耗 2．2．2 光网络常用无源及有源光纤器件属于有损耗器件：光连接器、光耦合器、光开关、光衰减器、光隔离器、光滤波器、波分复用/解复用器等。
1．熔锥型单模光纤光分/合路连接器2．磨抛型单模光纤定向耦合 3．光开关 1）机械式光开关（1）微光机电系统光开关微光机电系统MEMOS （2）金属薄膜光开关 2）电光效应光开关4．掺杂光纤激光器与放大器（略） 5．光纤放大器（略） 2．3 光网络技术 2．3．2 成网技术复用技术：光波分复用（OWDM ）、光时分复用技术（OTDM ）、光码分复用技术（OCDMA ）、光频分复用技术（OFDM ）、光空分复用技术）OSDM ）、光副载波复用技术（OSCM ）。
名词的英文全称。
1．光纤时分复用网络 时分复用（time domain multiplexing ）——依时间顺序依次访问一系列传感器。
2．光纤频分复用网络 频域复用:调制频域复用（modulation frequency domain multiplexing, MFDM ） 波分复用（wavelength division multiplexing, WDM ） 1）调制频域复用 2）波分复用 3．光纤空分复用网络 如同打电话方式，一对电缆只供一对电话使用。
长距离上用一对电缆同时供许多人通话——复用。
如10芯×组×10带光缆=5120芯，每缆可传1000Tb/s2．4 光传感网实例——光纤光栅在传感中的应用 光纤光栅在使用中的问题： ① 波长微小位移检测（设备昂贵） ②宽光谱、高功率光源（不易获得）③光检测器波长分辩率的提高（直接关系到光纤光栅灵敏度的发挥） ④交叉敏感的消除（被测量和非被测量之间的相互影响） ⑤光纤光栅的封装（写光栅时去除了保护层，机械强度变差）⑥光纤光栅的可靠性（机械和光学特性抗拉、抗弯、反射率、透射率规定时间内无变化） ⑦光纤光栅的寿命（光栅在高温下会发生退火）2．4．2 光纤光栅的传感网络1．光纤光栅的波分复用 2．光纤光栅的时分复用 3．光纤光栅的时分复用和空分复用（略） 4．光纤光栅的空分复用和波分复用（略） 5．光纤光栅的空分、波分和时分复用的组合布局第三章 光电传感器中的光纤技3．4 光纤的损耗 3．5 光纤的色散 （1）多模色散（群速不同） （2）波导色散（模的群速随波长变化） （3）材料色散（材料本身的色散）4）偏振（模）色散（轴不对称HE11x 模与HE11y 正交，光纤的轴不对称，两模群延迟不同。
3．6 光纤的耦合技术（略） 3．7 光纤中光波的控制技术 3．7．1 光纤偏振器 1．光纤偏振控制器 光纤中可利用光弹效应改变偏振态。
光纤弯曲时，由应力作用引起折射率的变化2133.0⎪⎭⎫⎝⎛-=∆-∆=R a n n n y x δ 快轴——弯曲平面内 慢轴——垂直于弯曲平面。
当 m NR n λπδ=2|| （ 、、、321=m ），为m /λ波片。
例：m μλ63.0=的红光，m a μ5.62=的光纤绕成mm R 6.20=的一个圈时，成为4/λ波片，两圈时，成为2/λ波片。
2．保偏光纤偏振器高双折射光纤——利用包层中的渐逝场，将两偏振之一泄漏出去。
镀金属膜的光纤偏振器示意图 TM 模经过金属薄膜处，发生耦合，进入波导，而TE 模不变，获得TE 波偏振。
3．7．2 光纤滤波器原理：利用耦合器和干涉仪选频（M-Z 光纤滤波器、F-P 光纤滤波器、光栅光纤滤波器）。
1．Mach-Zehnder 光纤滤波器两臂相差L L ∆+（用PZT 调整）⎪⎭⎫⎝⎛=→2cos 231ϕT ；⎪⎭⎫ ⎝⎛=→2sin 241ϕT ；c Lnf12∆=πϕ L n c f s ∆=2 若以两频率1f 、2f 从1入射，且满足⎪⎩⎪⎨⎧=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∆===∆= ,3,2,12122,3,2,1222211m m Lf n m m Lf n ππϕππϕ2413114131 ,1 ,1 ,0 ,1f f T T f f T T ======→→→→频率不同的光被分开L n c f f s c ∆==2 或L n ∆=∆221λλλ时，都能被分开。
只要是c f 的整数倍。
滤波器个数是频率个数的12-n倍。
2．Fabry-Perot 光纤滤波器结构 光纤波导腔FFPF ——直接镀高反膜（a ），自由谱区小空气隙腔FFPF ——空气隙（b ），损耗大改进型波导腔FFPF ——有小间波导（c ），损耗小，谱区可调、大。
3.7.3 光纤光栅1．光纤布拉格光栅的理论模型()()[]⎪⎩⎪⎨⎧>≤<≤+=2321211|| || ||,,1,,a r n a r a n a r z r F n z r n ϕϕ光致折射率变化函数()()1,,,,n z r n z r F ϕϕ∆=2．均匀周期正弦型光纤光栅（略） 3．7．4 光隔离器 法拉弟效应VHL =θ入光→P1→a （O 光，垂直）→F （+45度）→R （+45度）→a （e 光，水平）→与b 合路 →b （e 光，水平）→F （+45度）→R （+45度）→b （O 光，水平）→P2→更分开←P1←a （e 光，水平）←F （+45度）←R （-45度）←a （e 光，水平）←P2← ←P1←b （O 光，垂直）←F （+45度）←R （-45度）←b （O 光，垂直）←P2←反光 3．7．5 光调制器 1．电光效应光调制器 2．强度调制器 3．磁光效应光调制器 4．光调制器的主要参数（1）调制深度（1η）⎩⎨⎧>->-=000001 /|| /||I I I I I I I I I I m m mη （2）调制指数（ϕη）电光波导的相位调制指数LN eff ∆=λπηϕ2（3）半波电压（πV ） （4）调制带宽 定义RC f m 1=∆（5）最大调制频率()nL cf m 4max=光波导行波调制器()()L m L m n n Ln cf /14max -=（6）单位带宽驱动功率fP ∆/1 mW/MHz ·rad2（7）RF增益 （8）消光比（sr ）opoop s I I I r -=（9）插入损耗（sL ）⎩⎨⎧<-≥-=00 /|| /||I I I I I I II I I L m in o m in m s第四章 光传感信号处理技术 4．1 概述光传感器直接测量的是光的强度，引起强度变化的原因可以是振幅、相位。
