光纤传感技术用特种光纤基础知识

你本佳人

光纤传感技术用特种光纤基础知识
  
  
    本文较全面地介绍了用于光纤传感器的各种光纤，开发传感器用特种光纤的主要技术途径，制作工艺及传感特性。包括声学敏感光纤、磁敏光纤、低双折射光纤、圆双折射光纤、椭圆双折射光纤、线性双折射光纤、保偏光纤、偏振光纤、稀土离子掺杂光纤及特种材料多组份光纤及光纤光栅等。
    众所周知，光纤传感技术的起步并不比光纤通信滞后，但由于光纤通信给信息技术的发展提供的诱人前景和巨大市场，使得光纤技术的发展主要依从于光纤通信技术的发展。目前几乎已覆盖全球的庞大的光纤通信网，要求光纤有极低的损耗和极小的色散，以满足高速率、大容量、远距离传输的要求。光纤产品对光纤通信的要求几乎是尽善尽美、精益求精地去满足，但对用于传感技术的光纤所投入的力量则小得多。因此早期用于传感器的光纤，大多数是从通信用光纤中选择直接使用或作某些特殊处理（如包层处理后）再使用。这对于某些传感器，如外部传感器或某些简单的内部传感器，已能满足一定的要求。但随着光纤传感技术的发展，在许多情况下，仅仅使用通信光纤是极勉强的。例如，光纤电流传感器中，如果直接使用通信光纤，将有两个致命问题，一是通信用石英光纤的费尔德（ Verolet ）常数很小；二是为了使光纤环绕被测电流需把光纤绕成线圈，这将使光纤产生弯曲，从而产生很强的线性双折射，其结果是将光纤本来很低的费尔德常数又大大降低（约为原来的 1 ／ 50 ）以至无法实际应用。因此，开发各种适合于传感技术要求的光纤是非常必要的。
    传感器用光纤一直是光纤技术领域中的一个重要研究课题。归纳起来主要通过以下几个途径开发特殊类型的光纤：
    1 ）对石英光纤进行某些特殊处理，可以改变光纤的偏振特性或其它预期的传感特性。
    2 ）对石英光纤在结构设计上进行改造，以改变其偏振特性。
    3 ）改变光纤的掺杂材料，或在光纤结构中插入金属材料，以使光纤产生新的特性或获得预期的偏振特性。
    4 ）利用其它材料制成特种光纤，以获得某种特性。
    5 ）紫外写人光纤光栅。
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