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光在塑料光纤中的传输原理是什么?

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光在塑料光纤中的传输原理是什么?

发布日期:2019-08-26 00:00 来源:http://www.txpof.com 点击:

  子午光线在阶跃型POF中的传输阶跃型POF是一种具有芯皮结构的光纤。

  子午平面指的是包含有光纤轴的平面,所谓子午线,就是光线的传播路径始终在同一平面内,子午光线总是和光纤轴相交的,光在一种均匀介质传播时是一种直线式传播:当光从一种介质传至另一介质表面时,一般同时发生反射和折射;如果光从折射率小的光疏介质射入折射率大的光密介质时,则折射角小于入射角;而当光从光密介质射入光疏介质时折射角将大于入射角,因而当光从光密介质射入光疏介质时就有可能出现只有反射而无折射的现象,这就是全反射,全反射是光折射的一种边界效应,即光从一种透明介质进入到另一种介质里而发生弯曲的现象。POF就是通过全反射原理进行光传输的。

子午线在阶跃型光纤中的几何行程和反射次数

  由于子午光线入射光纤中并不是同一角度,故而其在光纤中的几何行程也不相同。无论是子午线在光线中的行程计算公式还是反射次数计算公式,都是假定光纤是处于非常理想状态下——光纤非常直,光纤直径均匀,光纤内部无缺陷和光纤入射端面平直等,倘若光纤不在这一理想条件下,则入射子午线全反射的状况就会发生变化,如有的会从光纤中反射出,有的反射角会发生变化等,因此光纤的传输损耗也会增加。

斜光线在阶跃型折射率POF中的传输

  所谓斜面光线,就是光在光纤中传输时,并不是像子午光线一样保证在同一平面内,它在光纤中传输时,其轨道通常是一空间螺旋曲线,其大入射角比子午线的大,但通常以子午线传输表征光纤的传输特性,自然这是理想的一种状况。

光在渐变型折射率分布POF中的传输

  对于渐变型折射率GI POF,同样有子午线和斜光线,这种光纤折射率并不是一恒定常数,而是随着离轴距离的增加而折射率下降;抛物线型折射率分布光纤具有较小的模式色散的特点,渐变折射分布有多种形式,当折射率分布按二次方抛物线分布时,子午线在光纤中的传播路径为正弦曲线型,斜光线的传播路径为螺旋曲线,渐变型折射率POF多用于短距离数据传输,用于光纤照明较少。

  这种光纤传输的激光能量分布接近Gauss分布,即在光纤轴附近具有更高的光能量密度,也就是说激光能量更为集中,其传输的激光功率密度(或称激光强度)I可认为与纤芯直径α的平方成正比。若保持光纤传输的激光功率不变的话,减小光纤芯径即减小传输激光能量的光纤纤芯的横截面面积,则光纤传输的激光功率密度将增加,当光在这种GI POF传输时,可以说是一种极低能量的传输。

侧面发光POF的传光原理

  侧面发光POF是指光在光纤传输过程中,不仅将传输光从光纤的入射端面传输至出射端面,而且还有一部分光从光纤包覆层透射出来,从而形成光纤侧面发光的现象,这种光纤被称为侧面发光POF,其实质是传输光有一部分从光纤侧面泄漏出,是一种光散射的结果,对于单芯侧面发光POF多是由非固有损耗产生的,而对于多芯侧面发光POF则是由于弯曲损耗产生的。

  因存在光传输损耗,侧面发光的亮度将随着与光源距离的增大而减小,为使光纤单位长度内的亮度接近一致,可对单端光源的光纤按长度进行刻痕处理,随光纤长度递增,刻痕间距递减。在实际使用过程中,当侧面发光POF的使用长度在30m以下时,多配用一台150W金卤灯光源,另端配用反光镜或反光膜;当侧面发光POF的使用长度在30~60m之间时,多配用两台150W金卤灯光源,以保证侧面发光POF的侧面发光的均匀性。

荧光POF的传光原理

  荧光POF就是在POF芯材中掺入一定量的荧光剂制备而成的POF,这种POF经过特定波长的光照射后,将发出特定波长的光,其原理比较复杂,可简单认为基态分子中成键电子吸收光后激发,然后单线态分子返回到基态,即发出荧光。荧光POF按折射率分布结构分类,可分为荧光SI POF 和荧光GI POF,掺杂有机染料的POFA重要特性是在宽波长范围内提供高功率输出。荧光POF的传光原理满足一般的SI型光纤的传光特性,但入射光的波长不同于出射光的波长。

  荧光POF还有另一种传光方式,这就是入射光可从侧面照射荧光POF,出射光从光纤两端面出射,当然入射光的波长不同于出射光的传输波长。  上海塑料光纤厂家

  荧光材料的光特性主要依赖于基质材料,荧光POF增益放大特性同泵浦波长、荧光POF长度及所用掺杂剂和浓度有关。所谓增益G是指POF输出信号光功率Pout与输入光功率Pin之间的一种比值。


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