光导纤维简介分类及应用.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,5/8/2015,#,光导纤维,1,光导纤维是指光以波导方式在其中传输的光学介质材料,2,定义,一、光导纤维的发现及原理,1,、发现,1870,年，英国著名的物理学家丁铎尔在暗室里做试验，一股水流从容器的侧壁孔中向外流出。当人们从侧壁给水照明时，惊奇地发现，本来直线传播的光，现在竟沿着这股弯曲的水流在耀动，变得弯曲了,。,3,一、光导纤维的发现及原理,3,、结构,光纤主要由,纤芯,和,包层,两部分组成。,纤芯具有高折射率，包层是低,折射,率,，最外面为塑料护套。这样光在纤芯与包层的界面上作多次全反射而曲折前进，不会透过界面,。,4,2,、原理,光能够在玻璃纤维或塑料纤维中传递是利用光在折射率不同的两种物质的交界面处产生“,全反射,”作用的原理。,二、光导纤维的种类,5,1,、按材,质组成,：,玻璃光纤,、,塑料光纤,、,晶体及液芯等特种光纤,等,2,、按工作波长：紫外、可见、近红外及红外光导纤维。,3,、按折射率：阶跃型、近阶跃型、渐变及其他光导纤维。,4,、按传输模式：单模光纤、多模光纤。,5,、按应用：通信光纤、传感光纤、传光光纤、激光光纤、红外光纤等,（一）玻璃光纤,主要应用于,较长距离,的光通信领域，取代同轴电缆和微波通信，它又可分为,石英光纤,、,氟化玻璃光纤,和,硫化玻璃光纤,等。,6,石英光纤,氟化物保编光纤,玻璃光纤之,1,、硫化玻璃光纤,硫化物玻璃光纤具有,较宽的红外透明区域,(1.2-12,m),，有利于多信道的复用。,硫化物玻璃有,较低的结晶趋势,和,高机械化学稳定性,，适 合作有源和无源光纤器件。,7,硫化玻璃光纤,硫化物玻璃光纤具,有很大的非线性系,数，用它制作的非,线性器件，可以有,效地提高光开关的,速率，开关速率可,以达到数百,Gb/s,以,上,.,玻璃光纤之,2,、重金属氧化物玻璃光纤,重金属氧化物玻璃光纤是以,GeO,2,、,La,2,O,3,、,TeO,3,和,GO-,AL,2,O,3,等玻璃为基础的光纤。,重金属氧化物玻璃光纤声子具有,声子能量小、红外透过范围广、稀土掺杂浓度高、非线性折射率高,等优点，在光纤放大器、非线性光纤等方面得到了 广泛研究与应用。,8,增益可调掺铒光纤放大器,微型掺铒光纤放大器,（二）塑料光纤（,POF,）,塑料光纤,(,Polymer Optical Fiber,，简写,POF),是由,高折射率,的聚合物材料为纤芯和,低折射率,的聚合物材料为包层所构成的光纤。,9,塑料光纤之,10,低损耗,PMMA,塑料光纤,2,、耐热塑料光纤,普通的塑料光纤耐热性不高，一般在,80,以下，而,无机光纤,至少可在,100,以上,的温度下使用。,塑料光纤之,3,、耐湿塑料光纤,塑料光纤容易吸潮，而水能增强芯材聚合物,CH,的振动吸收，使光纤的损耗增大。,将,脂肪环,、,苯环,和,长链烷基,引入芯材聚合物中，能提高塑料光纤的耐湿性。另外，,改善包层或增加包层数,也可以改善塑料光纤的,耐湿性,。,11,塑料光纤之,4,、荧光塑料光纤,荧光塑料光纤是在芯材中掺入一定量的荧光剂，其入射断面输入特定波长的光，这种光为荧光剂所吸收，然后发出另一特定波长的光，由塑料光纤出射端面输出。,荧光塑料光纤可制成特殊的,光纤传感器,，也可制作成,功率放大器,。,12,塑料光纤之,5,、,非线性塑料光纤,制作：采用,偶极性有机材料,同芯材混合，用垂直机头牵引挤出成型，并在靠近模头处设置高强直流电场，这样处于黏流态聚合物中的偶极性有机物获取电场取向，随着黏流态聚合物的冷却成型，非线性有机材料偶极取向固定，从而获得非线性塑料光纤。,应用：这种非线性塑料光纤可制作成,电光及非线性光学器件,，是一种新型的塑料光纤。,13,（三）特种光纤,1,、,偏振保持单模光纤,偏振保持光纤，指能使输入该光纤的,线偏振光,独立、稳定,地在光纤中传输的一种单模光纤。,14,单偏振态空气包层光子晶体光纤,偏振切换器,（三）特种光纤,15,2,、大芯径大数值孔径光纤,芯径和数值孔径大于标称值，即芯径大于,62,5,微米、数值孔径大于,0,23,微米的光纤。,特点：,损耗大,、,带宽低,。,枪用光纤传像瞄准镜,光纤内窥镜,特种光纤之,-,3,、,液芯光纤,采用,液体材料,作为芯、聚合物材料作为光学包层和保护层的光纤。,特点：大芯径、大数值孔径、光谱传输范围广、光谱传输效率高、使用寿命长等。,16,液体光导管,特种光纤之,-,17,光子晶体光纤,(,Photonic Crystal Fibers,PCF),又被称为微结构光纤（,Micro-Structured Fibers,MSF),。它的横截面上有较复杂的折射率分布，通常含有,不同排列形式的气孔,，这些气孔的尺度与光波波长大致在同一量级且贯穿器件的整个长度，,光波可以被限制在低折射率的光纤芯区传播,。,4,、光子晶体光纤,三、光导纤维的应用,传输衰减小,距离长,;,传输频带宽,通信容量大,;,特点,抗电磁干扰,传输质量好,;,体积小,重量轻,便于施工,;,原材料丰富,节约有色金属,环保,;,18,用于局域网，城域网的光纤线路,1,、通信领域,光导纤维的应用,2.,医学,领域,内窥镜,19,光导纤维的应用,3,、照明和光能传送领域,利用光导纤维短距离可以实现一个光源多点照明。光缆照明，可利用塑料光纤光缆传输太阳光作为水下、地下照明。,还可用于易燃,易爆,潮湿和腐蚀性强的环境中不宜架设输电线及电气照明的地方作为安全光源。,20,