一、什么是光纖？

光纖是一種由玻璃或塑料制成的纖維，可作為光傳導工具。光纖是由兩層折射率不同的玻璃組成。內層為光內芯，直徑在幾微米至幾十微米，外層的直徑0.1～0.2mm。一般內芯玻璃的折射率比外層玻璃大1%。根據光的折射和全反射原理,當光線射到內芯和外層界面的角度大于產生全反射的臨界角時，光線透不過界面，全部反射。

二、 光纖結構

(1) 纖芯（核心）

攜帶光信號

硅石和摻雜劑，塑料光纖（POF）使用聚合物

單模光纖為9μm，多模光纖為50或62.5μm，POF為1mm

(2) 包層

保持核心部分的光照

純硅或聚合物

(3) 涂覆層

保護裸露的光纖

丙烯酸酯（聚合物）或聚酰亞胺（用于高溫）

三、 光纖模式

從技術層面上講，模式是光纖的穩(wěn)定傳播狀態(tài)。深入研究傳輸模式理論，你會發(fā)現這是一種由光的波動性質引起的效應。簡單地說，可以認為，一個模式是一條光線，或光纖中的路徑

按傳輸模式分為多模光纖和單模光纖，多模光纖按照折射率分布又可分為階躍型和漸變型，階躍型光纖一般較漸變型光纖的帶寬低。

（1）階躍型折射率多模光纖

?短距離鏈路，<100m

? 10-100 Mb/s

? POF(1mm)或HCS(200/230)

光纖的纖芯折射率高于包層折射率，使得輸入的光能在纖芯一包層交界面上不斷產生全反射而前進。這種光纖纖芯的折射率是均勻的，包層的折射率稍低一些。光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的，只有一個臺階。

（2）漸變型折射率多模光纖

?中短距離鏈路，10m-2000m

? 100 Mbs-10Gb/s?

? 50/125(OM2)或62.5/125(OM1/OM3)

又名梯度型折射率多模光纖，光纖折射率中心最高，沿徑向遞減，光束在光纖中傳播，可以自動聚焦而不發(fā)生色散。多模漸變折射率光纖纖芯中的折射率是連續(xù)變化的，它隨纖芯半徑r的增加按一定的規(guī)律減小。由于纖芯的折射率不均勻，光射線的軌跡不再是直線而是曲線。

(3) 單模光纖

?長距離鏈路，1000m-100km

? 2.5/10/40/100 Gb/s

? 9/125

中心玻璃芯很細(芯徑一般為9或10μm)，只存在一種傳輸模式。單模光纖的傳輸損耗、傳輸色散都比較小。傳輸損耗小可以使得信號在光纖中傳輸的距離更遠一些，可支持超過5000m的傳輸距離。并且傳輸色散小有利于高速大容量的數據的傳輸，因此大容量的通信系統(tǒng)多數使用單模光纖。

四、 光纖的優(yōu)勢

(1)光纖傳感器測量原理

將來自光源的光經過光纖送入調制器，使待測參數與進入調制區(qū)的光相互作用后，導致光的光學性質（如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等）發(fā)生變化，稱為被調制的信號光，再利用被測量對光的傳輸特性施加的影響，完成測量。

(2)光纖傳感器的優(yōu)點

與傳統(tǒng)的各類傳感器相比，光纖傳感器用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質，具有光纖及光學測量的特點，有一系列獨特的優(yōu)點：

傳感器端無需供電，是無源器件；

電絕緣性能好，抗高電磁干擾能力強；

高靈敏度，容易實現對被測信號的遠距離監(jiān)控；

耐腐蝕，防爆，本質安全，各種惡劣或易燃易爆危險環(huán)境下可用；

光路有可撓曲性，便于與計算機聯(lián)接；

傳輸損耗小，傳輸容量大；

可實現遠距離遙控監(jiān)測和多點分布式測量，且測量速度快；

Micronor 傳感器系統(tǒng)

五、 聚焦-Micronor公司的光纖傳感器

Micronor Sensors 是傳感領域的專家，在光纖和機電傳感器技術方面擁有廣泛的專業(yè)背景。創(chuàng)新和深厚的光纖技術領域的知識使 Micronor 能夠應對溫度、應變、位置測量解決方案中的挑戰(zhàn)，這些解決方案即使在惡劣的環(huán)境中也能可靠地工作。他們的光纖傳感器多應用于鐵路（振動監(jiān)控、定位）、礦業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、風電行業(yè)、石油石化行業(yè)等，其主要產品包括：

(1) 多軸光纖加速度計

用于測量高壓環(huán)境或潛在爆炸性環(huán)境中的振動和運動。典型應用包括受電弓監(jiān)測、風力渦輪機葉片、MRI、變壓器、發(fā)電機、采礦以及石油和天然氣。

(2) 多點溫度測量

溫度測定基于"拉曼效應"，從而確定沿玻璃纖維的溫度分布。通過使用極短的光脈沖，可實現約100mm的空間分辨率，測量光纖的最大長度為250m。

(3) 光纖位置傳感器

包含光纖增量編碼器(常用于檢測電機軸或線性驅動器的運動和速度)；光纖絕對旋轉編碼器（用于確定軸位置）；線性傳感器（以高分辨率記錄幾米的純被動線性運動）。

(4)光纖信號設備

包括光纖微動開關、緊急停止開關。在大電流附近進行安全信號檢測,，旨在滿足 MRI、醫(yī)療和工業(yè)應用的挑戰(zhàn)性要求。

審核編輯：湯梓紅