光导纤维的种类及其应用 .ppt

光导纤维的种类及其应用光导纤维的种类及其应用1PPT制作：骆娅论文撰写：陈宝仪v光导纤维是指光以波导方式在其中传输的光学介质材料定义定义2提纲发现及原理1光导纤维的种类2光导纤维的应用3前景展望43一、光导纤维的发现及原理1、发现发现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。4v2、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“全反射全反射”作用的原理。v3、结构光纤主要由芯线和包层两部分组成。内芯具有高折射率，包层是低折射率，最外面为塑料护套。这样光在芯线与包层的界面上作多次全反射而曲折前进，不会透过界面。5二、光导纤维的种类1、按材质组成：玻璃光纤玻璃光纤、塑料光纤塑料光纤、晶体及液芯等特种晶体及液芯等特种光纤光纤等等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。6（一）玻璃光纤v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。石英光纤氟化物保编光纤7v1、硫化玻璃光、硫化玻璃光纤纤硫化物玻璃光纤具有较宽较宽的的红红外透明区域外透明区域(1.2-12m)，有利于多信道的复用。硫化物玻璃有较较低的低的结结晶晶趋势趋势和高机械化学高机械化学稳稳定性定性，适合作有源和无源光纤器件。硫化玻璃光纤8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.哈哈，你不知道吧v2、重金属氧化物玻璃光、重金属氧化物玻璃光纤纤重金属氧化物玻璃光纤是以GeO2、La2O3、TeO3和GO-AL2O3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、声子能量小、红红外透外透过过范范围围广、稀土广、稀土掺杂浓掺杂浓度高、非度高、非线线性折射率高性折射率高等优点，在光纤放大器、非线性光纤等方面得到了广泛研究与应用。增益可调掺铒光纤放大器微型掺铒光纤放大器9（二）塑料光纤（POF）v塑料光纤(PolymerOpticalFiber，简写POF)是由高折射率高折射率的聚合物材料为纤芯和低折射率低折射率的聚合物材料为包层所构成的光纤。10塑料光纤之v1、低损耗塑料光纤由于聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)中的损耗主要取决于分子振分子振动动吸收吸收和瑞利散射瑞利散射，其损耗不能显著降低。用氘取代CH中的H是降低损耗的重要途径，氘化的主要作用是降低分子振降低分子振动动吸收吸收，氘氘代度越高，代度越高，损损耗水耗水平越低平越低。由于氘化单体的聚合速率较缓慢，聚合物的内应力小，所以氘化也能降低瑞利散射。低损耗PMMA塑料光纤11塑料光纤之v2、耐、耐热热塑料光塑料光纤纤普通的塑料光纤耐热性不高，一般在80以下，而无机光无机光纤纤至少可在100100以上以上的温度下使用。12塑料光纤之v3、耐湿塑料光、耐湿塑料光纤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。将脂肪脂肪环环、苯苯环环和长链烷长链烷基基引入芯材聚合物中，能提高塑料光纤的耐湿性。另外，改善包改善包层层或增加包或增加包层层数数也可以改善塑料光纤的耐湿性耐湿性。13塑料光纤之v4、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。14塑料光纤之v5、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。15（三）特种光纤v1、偏振保持偏振保持单单模光模光纤纤偏振保持光纤，指能使输入该光纤的线偏振光线偏振光独立、稳定地在光纤中传输的一种单模光纤。单偏振态空气包层光子晶体光纤偏振切换器16特种光纤之v2、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625微米、数值孔径大于023微米的光纤。特点：损耗大、带宽低。光纤内窥镜枪用光纤传像瞄准镜17特种光纤之-v3、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。液体光导管18特种光纤之-v4、光子晶体光、光子晶体光纤纤光子晶体光纤(PhotonicCrystalFibers,PCF)又被称为微结构光纤（Micro-StructuredFibers,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。19三、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;20用于局域网，城域网的光纤线路v1、通信领域通信系统21制备长距离的光纤线路光导纤维应用之-v2、医学领域光导纤维可以用于食道直肠膀胱子宫胃等深部探查内窥镜（胃镜血管镜等）的光学组件和不必切开皮肉直接插入身体内部，切除癌瘤组织的外科手术激光刀，即由光导纤维将激光传递至手术部位。光纤内窥镜22光导纤维的应用之-v3、照明和光能、照明和光能传传送送领领域域利用光导纤维进短距离可以实现一个光源多点照明，光缆照明。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。23光导纤维的应用之-v4、国防、国防军军事事领领域域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。24光导纤维的应用之-v5、工、工业领业领域域可传输传输激光激光进行机械加工；制成各种各种传传感器感器用于测量压力、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信号号传传送、光送、光电电开关、光敏开关、光敏组组件件等。飞秒光纤激光器光纤光栅压力传感器25光导纤维的应用之-v6、其他、其他领领域域还可用于火车站、机场、广场、证券交易场所等大型显示屏幕，短距离通讯和数据传输，将光电池纤维布与光导纤维布巧妙地结合在一起可制成夜间放光的夜行衣。光纤显示屏26四、前景展望等等。27光纤通信超大容量、超长距离传输技术在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。新型多模光纤改良多模光纤，用于未来局域网和用户驻地网的高速发展，因为其适用于大量综合布线和比单模更易连接与耦合。新型NZDSF的设计低色散斜率大的光纤具有更大的功率传输能力，可以实现更多波长通道数目、更低的误码率、更长的放大间距和更少的放大器，实现更低成本。28Thanks for you attention！