【正文】 徑延遲能夠通過(guò)石英補(bǔ)償板引入的光路徑延遲得到補(bǔ)償。固定反射鏡激光器傳感器光探測(cè)器圖42 邁克爾遜干涉儀原理圖激光器輸出的單色光由分束器分成光強(qiáng)相等的兩束光。但是由圖發(fā)現(xiàn)當(dāng)= 2. 4 時(shí)出現(xiàn)單一模式, 損耗較小,利于PCF 的傳輸。 A 和B —— 系數(shù)。3 光信號(hào)在光子晶體光纖的傳輸特性光子晶體光纖( PCF) 又被稱(chēng)為微結(jié)構(gòu)光纖, 近年來(lái)引起廣泛關(guān)注, 它的橫截面上有較復(fù)雜的折射率分布, 通常含有不同排列形式的氣孔, 這些氣孔的尺度與光波波長(zhǎng)大致在同一量級(jí)且貫穿器件的整個(gè)長(zhǎng)度, 光波可以被限制在光纖芯區(qū)傳播。δz ]在空芯 PCF中形成周期性的缺陷是空氣,空氣芯折射率比包層石英玻璃低 ,但仍能保證光不折射出去 ,這是因?yàn)榘鼘又械男】c(diǎn)陣構(gòu)成光子晶體。光纖具有很多優(yōu)異的性能，例如：抗電磁干擾和原子輻射的性能，徑細(xì)、質(zhì)軟、重量輕的機(jī)械性能；絕緣、無(wú)感應(yīng)的電氣性能；耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能等，它能夠在人達(dá)不到的地方（如高溫區(qū)），或者對(duì)人有害的地區(qū)（如核輻射區(qū)），起到人的耳目的作用，而且還能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。與半導(dǎo)體晶格對(duì)電子波函數(shù)的調(diào)制相類(lèi)似，光子帶隙材料能夠調(diào)制具有相應(yīng)波長(zhǎng)的電磁波當(dāng)電磁波在光子帶隙材料中傳播時(shí)，由于存在布拉格散射而受到調(diào)制，電磁波能量形成能帶結(jié)構(gòu)。 光子晶體光纖又被稱(chēng)為微結(jié)構(gòu)光纖，近年來(lái)引起廣泛關(guān)注，其中最有發(fā)展前途的領(lǐng)域是光子晶體在光纖技術(shù)中的應(yīng)用。因此，光子晶體就是折射率呈周期分布的光學(xué)介質(zhì)。, 無(wú)論什么波長(zhǎng)都能單模傳輸, 與傳統(tǒng)光纖隨著纖芯尺寸的增加會(huì)出現(xiàn)多模化的特性比。根據(jù)彈性力學(xué)理論可以證明C11 = C22 = C33 , C12 = C13 = C21 = C23 = C31= C32 , 則在外界壓力作用下PCF 中產(chǎn)生的應(yīng)變與靜壓力在PCF 中形成的應(yīng)力之間的關(guān)系如下： (25) 應(yīng)力作用下PCF 的光學(xué)特性會(huì)發(fā)生改變， 并導(dǎo)致PCF 纖芯有效折射率發(fā)生改變， 根據(jù)彈光理論， 這個(gè)改變量可表示如下： （26） 式中， n0 為纖芯未受壓力時(shí)的折射率； E 為楊氏模量； 為硅光纖泊松比； p 1p 12 均為PCF 彈光系數(shù)。這些特點(diǎn)也使得光子晶體光纖成為好的傳輸材料, 通過(guò)改變PCF空芯的大小、排列、形狀和間距等參數(shù), 實(shí)現(xiàn)許多傳統(tǒng)光纖所沒(méi)有的性質(zhì)。 ——導(dǎo)模的模式折射率。為此，我們以相位調(diào)制為例，介紹PCF智能傳感器的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)。由式（41）和(42)可知，可動(dòng)反射鏡每移動(dòng)=長(zhǎng)度，光探測(cè)器的輸出就從最大值變到最小值，再變到最大值，即變化一個(gè)周期。同時(shí)，所有干涉信號(hào)的對(duì)比度實(shí)際上都保持一致，這是因?yàn)榕c干涉帶的快速變化的強(qiáng)度相比，是隨著光路徑延遲的不均衡度（）的緩慢變化的函數(shù)。在這種解碼方案中，解碼系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，延遲板厚度必須要理想選擇，否則其引入的光程差不能補(bǔ)償傳感器系統(tǒng)所引入的光程差，探測(cè)信道輸出的光強(qiáng)改變不明顯，解碼系統(tǒng)不能探測(cè)出光強(qiáng)變化，系統(tǒng)也就不能探測(cè)外界壓力或溫度的改變值。5 A/D轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)方法 A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理A/D轉(zhuǎn)換器是一個(gè)把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)的電路，轉(zhuǎn)換過(guò)程的示意如圖51所示.300 1 2 3 4 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 圖51圖（a）表示輸入模擬信號(hào)，圖（b）表示A/D轉(zhuǎn)換器首先將輸人模擬信號(hào)的取樣，為保證不產(chǎn)生取樣過(guò)程的失真, 取樣頻率必須滿足取樣定理的要求, , 對(duì)這個(gè)序列中的每個(gè)取樣值進(jìn)行量化, 因?yàn)閿?shù)字信號(hào)只能表示有限個(gè)數(shù)值, 而取樣信號(hào)的幅度值是過(guò)續(xù)的, 這就需要將取樣信號(hào)的幅度值用數(shù)字信號(hào)所表示的有限個(gè)數(shù)值中最接近的一個(gè)來(lái)表示,如圖（b）所示，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為量化，最后, 將已量化的信號(hào)用數(shù)字信號(hào)表示, 如圖(C)所示, , 后兩個(gè)步驟往往結(jié)合在一起, 沒(méi)有明顯的界。一般來(lái)說(shuō)采用雙積分A/D轉(zhuǎn)換可達(dá)到16位以上的轉(zhuǎn)換分辨率。調(diào)制器以采樣速率（為過(guò)采樣倍率）將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為由1和0構(gòu)成的連續(xù)串行位流。謝謝你們！ 在此，我還要再一次的感謝余先倫老師，你不僅僅只是這次論文過(guò)程中指導(dǎo)、幫助我。采用平面波展開(kāi)法數(shù)值模擬了光子晶體光纖的傳輸特性，得到了傳播模式，色散關(guān)系，并且通過(guò)改變頻率觀察了矢量與頻率的變化關(guān)系，通過(guò)改變包層空氣孔的大小觀察傳輸特性。 模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)傳統(tǒng)的積分型A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)雖有較高的分辨率和轉(zhuǎn)換精度, 但其轉(zhuǎn)換速度卻很慢, 一般雙積分和多次雙積分A/D轉(zhuǎn)換速度均在每秒45次左右,使其應(yīng)用受到限制。雙重積分式A/D轉(zhuǎn)換器利用兩優(yōu)積分, 把輸入信號(hào)的大小變換為時(shí)間間隔, 通過(guò)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)時(shí)間間隔, 得到輸出數(shù)字量。③電路能夠獲得較高的增益，并減少了運(yùn)放對(duì)偏置電流的影響。如果上述條件都滿足，系統(tǒng)的量程范圍就只受到信號(hào)源的頻寬的限制，且該量程范圍可表示為： （48）我們目前使用的這種光電二極管，其根據(jù)上述方程，該光電二極管的理論工作范圍相當(dāng)于112個(gè)干涉條紋（大約500個(gè)采樣點(diǎn)）。強(qiáng)度調(diào)制器探測(cè)器如射光出射光圖43 強(qiáng)度調(diào)制原理探測(cè)系統(tǒng)由四條記錄干涉信號(hào)的信道，和一個(gè)測(cè)量傳感器輸出平均強(qiáng)度的信道組成。 下面介紹邁克爾孫（Michlson）光纖干涉儀圖42是普通光學(xué)邁克爾遜干涉儀的原理圖。模擬過(guò)程中, 通過(guò)改變d 值的大小得到圖4, 當(dāng)= 0. 1,= 0. 2, = 0. 3, = 0. 4, = 0. 5, 可以看到隨著空氣孔的增大, 色散依次增大, 即損耗增大不利于PCF 的傳輸。 G , G′——倒格矢。如果在PCF 壓力傳感器系統(tǒng)中存在壓力以外的其他因素引起傳播脈沖相位波動(dòng)， 則這些因素會(huì)對(duì)整個(gè)傳感器系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。δy圖21b． 光子帶隙型 PCF導(dǎo)光機(jī)理[5]理論上求解光波在光子晶體中的本征方程即可導(dǎo)出實(shí)芯和空芯 PCF的傳導(dǎo)條件 ,即光子帶隙導(dǎo)光理論。在這一過(guò)程中，光纖傳感器這個(gè)傳感器家族的新成員倍受青睞。關(guān)鍵詞：智能PCF壓力傳感器 光子晶體光纖 PCF傳感器解碼系統(tǒng) A/D轉(zhuǎn)換 1 引言 光子晶體即光子禁帶材料，從材料結(jié)構(gòu)上看，光子晶體是一類(lèi)在光學(xué)尺度上具有周期性介電結(jié)構(gòu)的人工設(shè)計(jì)和制造的晶體。它涉及的主要議題是高折射率光纖的周期性微結(jié)構(gòu)（它們通常由以二氧化硅為背景材料的空氣孔組成）。與半導(dǎo)體晶格對(duì)電子波函數(shù)的調(diào)制相類(lèi)似，光子帶隙材料能夠調(diào)制具有相應(yīng)波長(zhǎng)的電磁波當(dāng)電磁波在光子帶隙材料中傳播時(shí)，由于存在布拉格散射而受到調(diào)制，電磁波能形成能帶結(jié)構(gòu)。 似乎不存在截止波長(zhǎng),這就是無(wú)截止單模傳輸特性. PCF 可在從藍(lán)光到2的光波下單模傳輸, 且與光纖的絕對(duì)尺寸無(wú)關(guān), 所以通過(guò)改變空氣孔間距來(lái)調(diào)節(jié)模場(chǎng)面積. 小模場(chǎng)有利于非線性產(chǎn)生，大模場(chǎng)可防止發(fā)生非線性?！　CF 的物理參數(shù)取值如下： n0 = 1. 47, = 0. 17,E = 7. 3應(yīng)用平面波展開(kāi)法數(shù)值模擬了光子晶體光纖的傳輸特性, 為光子晶體光纖的制作提供了理論依據(jù)。 ——空氣折射率。 光子晶體光纖傳感器檢測(cè)原理圖41即是光子晶體光纖傳感器檢測(cè)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是由本文所研制的PCF壓力傳感器構(gòu)成，光信號(hào)調(diào)制器包括光敏探測(cè)器、信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置和積分電路，我們通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)PCF傳感器受到的壓力，這個(gè)壓力引起PCF傳感器中傳播光性質(zhì)的改變，我們用光敏探測(cè)器探測(cè)PCF傳感器輸出的光強(qiáng)，再把探測(cè)到的信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，就可以得出外界壓力變化情況。如果使用HeNe激光器，這種技術(shù)能檢測(cè)107 級(jí)的位移。當(dāng)干涉信號(hào)的強(qiáng)度比平均強(qiáng)度大時(shí)，就產(chǎn)生了更高的強(qiáng)度級(jí)別，在這種方式下探測(cè)通道中記錄的正弦強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是光電探測(cè)器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后可根據(jù)電信號(hào)的變化設(shè)置參考電平，對(duì)參考電平進(jìn)行數(shù)值化，可根據(jù)電壓的數(shù)值變化標(biāo)記外界壓力或溫度的變化，因此可用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化處理。 A/D轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)方法由A/D轉(zhuǎn)換器的原理可以看出，A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程的實(shí)現(xiàn)就是用一個(gè)數(shù)字信號(hào)所能表示的當(dāng)轉(zhuǎn)換某一個(gè)取樣值時(shí)，只需去尋找最接近這個(gè)取樣值的那個(gè)數(shù)字值，, A/, 數(shù)