葛晓静 聂帅华

（华中师范大学信息技术系，湖北武汉430079）

1.前言

光纤是20世纪70年代发展起来的一种新兴的光电子技术材料，它与激光器、半导体光电探测器一起形成了光电子学。光纤的研究最初是为了通讯的需要，后来把光纤通讯、直接信息交换和把待测量与光纤内部的导光联系起来，形成了光纤传感器。光纤传感器具有灵敏度高、响应速度快、动态范围大、抗电磁干扰能力强、超高电绝缘、防燃防爆、安全性能高、成本低、体积小、使用方便等优点。光纤传感器可实现的传感物理量很广，广泛应用于对磁、声、力、温度、位移、旋转、加速度、液位、应变、光、传像及某些化学量的测量等，应用前景十分广阔[1]。

2.光纤的基本知识

2.1 光纤的定义及结构

光导纤维简称光纤，它是一种介质圆柱光波导。所谓“光波导”是指以光的形式出现的电磁波能量利用全反射的原理约束并引导光波在其内部或表面附近沿轴线方向传播的传输介质。

光纤是一种特殊结构的光学纤维，是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。

2.2 光纤传光原理

在光纤中，光的传输限制在光纤中，并随着光纤能传送很远的距离，光纤的传输是基于光的全内反射。设有一段圆柱形光纤，如下图1所示，他的两个端面均为光滑的平面。当光线射入端面并与圆柱的轴线成角θi时，在端面发生折射进入光纤后，又以φi角射入纤芯与包层的界面，光线有一部分透射到包层，一部分反射回纤芯。……