光纤传感器：分类、原理与应用

光纤传感器是一种利用光波在光纤中的传播特性来感知和测量物理量、化学量和生物量变化的装置。它们在通信领域具有显著优势，尤其适用于长距离的信息传输，因为光纤能提供稳定的传输质量和抗干扰性能。光纤传感器的核心组成部分包括光源、入射光纤、出射光纤、光调制器、光探测器和解调器。 光纤传感器主要根据其结构类型分为两类：功能型（传感型）和非功能型（传光型）。 功能型光纤传感器，又称为传感光纤，利用对特定外部信息敏感的光纤作为传感元件。例如，多模光纤由于其在内部能够直接响应被测信号，使得光的强度、相位、频率或偏振状态发生变化。这种类型的传感器结构紧凑，灵敏度高，但成本相对较高，常见于高端应用，如光纤陀螺仪和光纤水听器等。 非功能型传感器，也称为传光型，其光纤主要作为光的传输媒介，不直接参与敏感元件的响应。单模光纤在这种情况下被广泛应用，因为它们更易于制造和成本效益更好。非功能型传感器的优点在于易于实现和成本低，但灵敏度相对较低，更适合大规模和低成本的环境。 根据被调制的光波性质参数的不同，光纤传感器还可进一步细分为强度调制、相位调制、频率调制、偏振态调制和波长调制等不同类型。强度调制型传感器通过测量光强变化来反映待测物理量，如光电探测器检测到的输出电流会随输入信号的变化而变化。 光纤传感器以其独特的性能在现代信息技术中扮演着重要角色，随着科技的进步，它们将在更多领域得到广泛应用，如工业监测、医疗设备、环保监控等，同时，不同类型和结构的光纤传感器将针对不同的应用场景优化其性能和成本效益。