【光纤传感器基础】
光纤传感器是现代传感器技术的重要组成部分，它利用光波的特性来感知环境变化，具有抗电磁干扰、体积小、重量轻、灵敏度高等优点。本电子书全面介绍了光纤传感器的基础知识，适合复习和学习。
1. **光纤结构及分类**
光纤主要分为两大类：玻璃光纤和塑料光纤，主要根据纤芯和包层的材料性质区分。此外，光纤按折射率可分为阶跃型和渐变型，前者在纤芯与包层交界处折射率有明显变化，后者则折射率沿径向逐渐减小。根据传播模式，光纤又分为多模光纤和单模光纤，前者纤芯直径较大，能传输多个模式，常用于非功能型传感器；后者纤芯很细，只能传输单一模式，适用于功能型传感器。
2. **光纤传感器类型**
功能型光纤传感器利用光纤内部光波参数（如振幅、相位、偏振态、频率等）的变化来直接或间接探测物理量，如温度、压力、磁场等。而非功能型传感器则依赖其他敏感元件，光纤仅作为光信号传输媒介，用于远程或难以触及地方的信号传输，也称作传光型传感器。
3. **光纤传输原理**
光纤的基本结构由折射率较高的纤芯和较低的包层组成，依据斯涅尔定律，当入射角超过临界角时，光线会在纤芯内部发生全反射，实现光的传播。数值孔径（NA）是衡量光纤集光性能的关键参数，表示光纤能接收到的最大入射角，NA越大，集光能力越强。
4. **模式与截止**
光纤中的光波模式分为导波模和辐射模，HE11模是光纤的基本模式，对于单模光纤，只有当归一化频率小于截止频率时，HE11模才会成为唯一传输模式，实现单模传输。
5. **光纤制造工艺**
光纤芯棒的制造涉及多种工艺，如MCVD、OVD、VAD和PCVD，这些方法通过化学气相沉积生成二氧化硅，并通过掺杂剂控制折射率。
6. **损耗因素**
光纤损耗包括宏观弯曲损耗（曲率半径远大于光纤直径的弯曲）和微观弯曲损耗（例如在成缆过程中产生的随机弯曲）。此外，还有其他因素如吸收损耗、散射损耗等。
光纤传感器基础知识涵盖光纤的结构、分类、传输原理、传感器类型以及光纤制造工艺等多个方面，是理解和应用光纤传感器技术的基础。深入理解这些知识点有助于在实际工作中设计和选择合适的光纤传感器，解决各种监测和测量问题。
