Волоконно-оптические датчики

Оптические волокна используются для оценки явлений внешней среды двумя различными способами. Иногда используются внешние чувствительные элементы, а иногда само оптоволокно выступает в качестве чувствительного элемента. Принципы этих способов показаны. В первом случае оптоволокна используются исключительно в качестве носителей информации, входящей в черный ящик и выходящей из него в виде луча света, который затем передается на удаленный приемник по другому, а в некоторых случаях по тому же самому, что и входящий сигнал, оптоволокну. Черный ящик может содержать зеркала, жидкостные или газовые ячейки, консольные механизмы, а также множество других устройств, способных генерировать, модулировать или преобразовывать световой поток. Во втором типе волоконно-оптических датчиков воздействия внешней среды осуществляют модуляцию проходящего через оптоволокно светового потока и используют непосредственно свойства самого оптоволокна. Этот второй класс может быть далее разделен на подклассы в зависимости от способа модуляции светового потока по интенсивности, фазе или поляризации. В этой главе свойства оптических волокон будут рассмотрены и проанализированы на простых примерах волоконно-оптических датчиков, которые более подробно и основательно описаны в следующих главах.

Типы оптических волокон.

Использовать свет в качестве средства связи люди, по-видимому, начали с тех пор, как научились пользоваться огнем. В течение тысячелетий применялись сигнальные костры и дымовые сигналы. С изобретением зеркал для передачи сигналов на значительные расстояния в качестве источника света стало использоваться солнце. Люди, получавшие сообщения, надлежащим образом их истолковывали. Подобные методы совершенствовались и развивались столетиями. Хорошо известен видеотелефон Александра Грейама Белла, использовавшийся для передачи сообщений с помощью светового луча на расстояние около 200 м. Развитие подобных методов сдерживалось из-за отсутствия хороших источников света и надежных каналов передачи с низкими потерями. Ситуация полностью изменилась в 1962 году благодаря изобретению лазера. В свободном пространстве когерентный свет, испускаемый таким источником, может быть получен удаленным приемником, находящимся на расстоянии сотен тысяч километров. Отсутствие подходящей передающей среды, тем не менее, продолжало препятствовать развитию оптической связи, пока Капрон и др. не продемонстрировали, что затухание света в волокне из плавленого кварца настолько мало, что позволяет создавать протяженные линии связи.

См. также:  Многомодовые дифракционные датчики