光不是沿直线传播的吗?光纤弯曲时,光为什么不会碰到“墙壁”并泄漏出来?
光在均匀介质中通常沿直线传播,但由于一种称为**全内反射(TIR)**的物理现象,它可以沿着光纤的曲线传播。
全内反射的原理
光纤主要由两部分组成:纤芯(光传播的中心)和包层(外层)。纤芯的折射率高于包层。
- 反射而非泄漏: 当光以较小的角度(称为“临界角”)撞击纤芯和包层之间的边界时,它不会穿过“壁”。相反,它会100%反射回纤芯。
- 连续弹跳: 随着光纤弯曲,光会不断地从内壁反射,即使光纤被盘绕或弯曲,它也会以之字形穿过光纤。
光何时会泄漏:弯曲损耗
虽然全内反射非常高效,但如果光纤弯曲得太厉害(超过其“最小弯曲半径”),光撞击壁的角度就会变得太陡。在这种情况下,全内反射会失败,光会从纤芯“泄漏”出去,导致信号丢失。
OFSCN的相关技术
在传感应用中,我们使用特定类型的光纤来管理这些特性:
- 标准G.652D光纤: 用于像OFSCN®聚丙烯酸酯光纤布拉格光栅(裸纤)这样的产品,它们遵循标准弯曲规则。
- 抗弯光纤(G.657): 这些光纤采用特殊结构设计,即使在更小的弯曲半径下也能将光困在里面。
- 小直径光纤: 对于极其狭小的空间,我们提供OFSCN®薄壁光纤布拉格光栅,它们采用直径更小的光纤来提高柔韧性。
如果光纤被专门弯曲以测量其形状,我们会使用OFSCN®光纤布拉格光栅形状传感器来计算曲率的确切程度。
