光导纤维的原理及应用PPT

1.光纤是什么光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham首先提出光纤...

1.光纤是什么光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想，高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管（light emitting diode,LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。光纤的结构和传输原理光纤的结构：光导纤维是由两层折射率不同的玻璃组成。内层为光内芯，直径在几微米至几十微米，外层的直径0.1～0.2mm。一般内芯玻璃的折射率比外层玻璃大1%。根据光的折射和全反射原理,当光线射到内芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时，光线透不过界面，全部反射。光纤的传输原理是“光的全反射”。光纤的分类1、材料角度，按照制造光纤所用的材料分类，有石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤等2、传输模式，按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤3、最佳传输窗口，按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤光纤的特点1、频带宽频带的宽窄代表传输容量的大小。载波的频率越高，可以传输信号的频带宽度就越大2、损耗低在同轴电缆组成的系统中，最好的电缆在传输800MHz信号时，每公里的损耗都在40dB以上。相比之下，光导纤维的损耗则要小得多，传输1.31um的光，每公里损耗在0．35dB以下若传输1.55um的光，每公里损耗更小，可达0．2dB以下3、重量轻因为光纤非常细，单模光纤芯线直径一般为4um～10um，外径也只有125um，加上防水层、加强筋、护套等，用4～48根光纤组成的光缆直径还不到13mm，比标准同轴电缆的直径47mm要小得多，加上光纤是玻璃纤维，比重小，使它具有直径小、重量轻的特点，安装十分方便4、抗干扰能力强因为光纤的基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场的作用，在其中传输的光信号不受电磁场的影响，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。也正因为如此，在光纤中传输的信号不易被窃听，因而利于保密5、保真度高因为光纤传输一般不需要中继放大，不会因为放大引入新的非线性失真光纤的功能利用光导纤维可进行光纤通信。激光的方向性强、频率高，是进行光纤通信的理想光源。光纤通信与电波通信相比，光纤通信能提供更多的通信通路，可满足大容量通信系统的需要。在实际使用时，常把千百根光导纤维组合在一起并加以增强处理，制成像电缆一样的光缆，这样既提高了光导纤维的强度，又大大增加了通信容量。光纤的应用1通信应用光导纤维可以用在通信技术里。多模光导纤维做成的光缆可用于通信，它的传导性能良好，传输信息容量大，一条通路可同时容纳数十人通话。可以同时传送数十套电视节目，供自由选看。利用光导纤维进行的通信叫光纤通信。一对金属电话线至多只能同时传送一千多路电话，而根据理论计算，一对细如蛛丝的光导纤维可以同时通一百亿路电话！铺设1000公里的同轴电缆大约需要500吨铜，而改用光纤通信只需几公斤石英就可以了。2光纤收发器光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元，在很多地方也被称之为光电转换器。产品一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中，且通常定位于宽带城域网的接入层应用；同时在帮助把光纤最后一公里线路连接到城域网和更外层的网络上也发挥了巨大的作用。3太阳光照明与光能传送基于光导纤维的太阳光照明系统是一种利用导光光纤将自然阳光引入室内进行照明的技术，是一种新型照明产品，属于新型太阳能利用范畴。它具有控制精度高、灵活性强、易操作等优点，可以实现绿色、环保、节能、健康的室内照明。实验证明，相对于传统照明方式，经光纤引入的太阳光更接近自然光谱，颜色柔和，色彩还原度极高，非常适用于大跨度的公共和地下建筑物，市场前景广阔，具有显著的经济与社会效益。4传感器应用光导纤维与敏感元件组合或利用本身的特性,则可以做成各种传感器,测量压力、流量、温度、位移、光泽和颜色等。4.5医学应用光导纤维内窥镜可导入心脏和脑室，测量心脏中的血压、血液中氧的饱和度，体温等。用光导纤维连接的激光手术刀已在临床应用，并可用作光敏法治癌。另外，利用光导纤维制成的内窥镜，可以帮助医生检查胃、食道、十二指肠等的疾病。光导纤维胃镜是由上千根玻璃纤维组成的软管，它有输送光线、传导图像的本领，又有柔软、灵活，可以任意弯曲等优点，可以通过食道插入胃里，光导纤维把胃里的图像传出来6工业领域在工业上，光导纤维可传输激光进行机械加工;可制成各种传感器用于测量压力、温度、流量、位移、光泽、颜色、产品缺陷等;也可用于工厂自动化、办公自动化、机器内及机器间的信号传送、光电开关、光敏组件等。如美国杜邦公司的光纤有80%用于汽车工业，可用于前灯、尾灯、开关和仪表盘的照明以及制动器的监控等。在自控领域，塑料光纤组成的控制线路可防止噪声的产生及因外部噪声引起的误动作，在解决设备的抗电磁干扰方面效果显著7国防军事领域光纤通讯的另一特点是其保密性好、不受干扰且无法窃听，这一优点使其广泛应用于军事领域。在国防军事上，可以用光导纤维来制成纤维光学潜望镜，装备在潜艇、坦克和飞机上，用于侦察复杂地形或深层屏蔽的敌情。