光纤复习资料.docx

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1、1、光与物质相互作用光可以被物质吸收也可以从物质中发射；在研究光与物质的相互作用时，存在着三种不同的基本过程，即自发辐射、受激吸收、受激辐射。其中,半导体二极管的工作原理基于自发辐射,半导体激光器的工作机理基于受激辐射,光电检测器的工作原理机理基于受激吸收。自发辐射：物质原子中的电子在未受到外界激发的情况下，高能级E2上的电子由于不稳定，自发地向低能级E1跃迁，在跃迁的过程中，多余的能量以发光的形式表现出来，这个过程称为自发辐射。受激吸收：物质在外来光子的激发下，低能级E1上的电子吸收了外来光子的能量，而跃迁到高能级E2上，这个

2、过程叫做受激吸收受激辐射：当受到外来光子的激发时，跃迁到低能级E1上，同时放出一个能量为的光子，由于这个过程是在外来光子的激发下产生的，因此叫做2、隔离器的组成功能和原理：光隔离器是一种只允许光沿一个方向通过而在相反方向阻挡光通过的光无源器件。原理：对于正向入射的信号光，通过起偏器后成 为线偏振光，法拉弟旋磁介质与外磁场一起使信号光的偏振方向右旋45度，并恰好使低损耗通过与起偏器成45度放置的检偏器。对于反向光，出检偏器的线偏振光经过放置介质时，偏转方向也右旋转45度，从而使反向光的偏振方向与起偏器方向正交，完全阻作用：防止光路

3、中的后向传输光对光源以及光路系统产生不良影响。应用：光纤通信、光信息处理系统、光纤传感以及精密光学测量系统等。按性能分类：偏振相关型和偏振无关型两类光隔离器主要利用磁光晶体的法拉第效应。偏振方向的旋转只与磁场强度的方向有关，而与光传播的方向无关。由起偏器、检偏器和旋光器三部分组成。光纤光栅的实质是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜，利用这一特性构成光纤无源器件。传输损耗低、抗电磁干扰、质量轻、柔韧、化学稳定及电绝缘。3、光纤光栅的原理及解调。光纤光栅的实质是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜，利用

4、这一特性构成光纤无源器件。传输损耗低、抗电磁干扰、质量轻、柔韧、化学稳定及电绝缘。光纤光栅的最基本原理是相位匹配条件：β1、β2是正、反向传输常数，Λ是光纤光栅的周期，在写入光栅的过程中确定下来。FBG的工作原理:当一束宽谱带光波在光栅中传输时，入射光在相应的频率上被反射回来，其余的不受影响从光栅的另外一端透射出来。光纤光栅起到了光波选频的作用，反射的条件称为布拉格条件。由光纤光栅相位匹配条件得到反射中心波长表达式：光纤光栅传感器的关键技术之一是如何精确、快速、方便地检测和处理由于被测量变化引起的每个传感光栅Bragg中心波长的

5、微小偏移量，即实现每个波长编码信号的解调。其解调的实质是对传感光栅的反射谱或者透射谱进行实时监测，检测出波长编码信息。4、反射式强度调制的原理。强度调制是利用被测对象的变化引起敏感元件参数的变化，而导致光强度发生变化来实现敏感测量的。可分为外调制和内调制两大类。外调制式强度调制利用发射光纤与接收光纤之间光束的位移、遮挡以及耦合等，通过一定的方式使进入接收光纤的光强随外界被测量而改变。外调制式强度调制基本调制方式为反射式和透射式。5、sagnac相移原理传输相位差利用光的干涉，振动频率相同、方向相同、相位差恒定来检测相位差。通过检

6、测光强来检测相位差，进而检测转动角速率。6、干涉式光纤陀螺的工作原理（1）当Sagnac相移很小时，陀螺输出对旋转速率的灵敏度接近为零（2）由于响应曲线的对称性，无法确定Sagnac相移的符号（3）响应曲线具有周期性，在两个或多个周期上测量Sagnac相移时，陀螺输出具有多值性。7、激光辐射的条件：1、要有合适的激光工作物质（激活介质）2、需要一个能保证粒子数反转分布的激励能源（泵浦源）3、需要光学谐振腔4、光的增益和损耗间应满足阈值条件5、谐振腔中光波往复反射能得到加强，满足相位平衡条件8、LED以自发辐射为主，LD改变其驱动

7、电流。LD和LED区别:在其外层通过自然解理形成一谐振腔，该谐振腔具有一定的门限条件，当达到这个条件时，粒子数反转受激发光。LED特点:1，结构上没有光学谐振腔，2，无阈值器件，3，发主机理是自发辐射，发出的是荧光9、同质结半导体激光器。其核心部分是一个P-N结，由结区发出激光。缺点1、对光波的限制不完善，导致输出光波损耗大。2、对载流子的限制不完善，导致阈值电流大单异质结半导体激光器优缺点：1．增加了右侧位垒，对载流子进行了限制2．在界面右侧出现了折射率的突变，限制了光波 双异质结激光器优缺点：在有源区两侧，既限制了载流子，又

8、限制了光波，而且阈值电流大大降低，实现了预期的目的. 10、半导体粒子分布状态 N1：处于低能级的粒子数量(价带电子数) N2：处于高能级的粒子数量(导带电子数/价带空穴数) (1)N1>N2，正常粒子数分布，光吸收大于光辐射。当光通过这种半导体时，光强按指数衰