1
Первые две революции в технике – машинно- энергетическая и информационно-компьютерная.
Сенсоризация производственной деятельности - это третья промышленная революция.
При этом датчики должны обладать:
•электромагнитной совместимостью,
•пожаро и взрывобезопасностью,
•высокой надежностью,
•малыми габаритами, массой, и энергопотреблением,
• совместимостью с микроэлектронными устройствами обработки информации.
Эти требования удовлетворяют волоконно-оптические датчики (ВОД) физических величин.
2
Основные причины развития волоконной оптики:
•Переход из радиодиапазона в световой диапазон волн позволяет увеличить несущую частоту в 104 – 106 раз, и во столько же раз увеличить обьем передаваемой информации (до 1 – 10 Гбит/с).
•Замена меди и металлов на кварц и полимеры при производстве кабелей позволяет снизить в 10-100 раз массу и стоимость соединительных кабелей.
•Быстродействие приемо/передающих модулей позво- ляет реализовать высокие скорости (до 560 Мбит/с).
•Малые потери (≤ 0,15 дБ/км) кварцевых оптических волокон позволяют ставить ретрансляторы на 100 км.
•Пожаро/взрывобезопасность, электромагнитная совместимость.
•Волоконно-оптические технологии позволяют реали- зовать эффективное мультиплексирование сигналов.3
Оптоэлектроника и волоконная оптика – область науки, появившаяся на стыке оптики и электроники.
Основными элементами для волоконной оптики являются :
•Оптическое волокно.
•Излучатель света
(полупроводниковый лазер или светодиод)
• Фотоприемник
4
Оптическое волокно – основные свойства. Принцип действия оптического волокна.
Конструкция оптического одномодового волокна (а)) и оптического многомодового волокна (б))
6
7
Излучатель (полупроводниковый лазер или светодиод)
8
Свойства светодиодов:
•Общая ширина спектра составляет от 35 до 90 нм.
•Свет – неполяризованный.
•Угловая расходимость излучения, выходящего из светодиода, составляет порядка 20 – 40 градусов.
Выпускаются светодиоды, сопряженные с оптическим волокном
Типовые спектры п/п лазера по длинам волн (для многомодового и одномодового лазера).
•Одномодовый лазер излучает линейно поляризованный свет.
•Угловая расходимость излучения на выходе лазера составляет 15 – 20 град.
Лазеры выпускаются сопряженными с оптоволокном.
Фотоприемник
Основные типы применяемых фотодиодов:
•лавинные фотодиоды,
•pin - фотодиоды