功能型光纤传感器

定义与分类地位

光纤传感器按光纤在传感器中所起的作用，可分为功能型与非功能型两类。功能型光纤传感器（Function Fiber Sensor，FF）中，光纤不仅起传光作用，还作为敏感元件，利用其在外界因素作用下光特性的变化来实现传感测量。非功能型光纤传感器（Non-function Fiber Sensor，NFF）中，光纤仅作为传光媒介，必须在光纤端面加装其他敏感元件才能构成传感器。二者的根本区别在于：被测量是直接改变光纤自身的传播参数，还是只调制光纤外部敏感元件输出的光。

基本工作原理

在功能型光纤传感器中，被测量（如温度、压力、湿度等）作用于光纤，使光纤的折射率、几何尺寸或边界条件等发生变化，进而改变光纤中光的传播参数。光在光纤中传播时，其强度、相位、波长、偏振态等参量随之被调制；在输出端检测这些被调制的光参量，即可反推被测量的大小。因此，光纤既是传输通道，又是换能介质。

光强度内调制技术

强度调制型功能光纤传感器采用光强度内调制技术，其核心是光纤本身特性发生改变。依据课件，该技术包含三种具体方式：

• 折射率调制：光纤折射率受温度、湿度、压力影响而改变，从而改变光纤的传光特性；
• 倏逝波耦合调制：利用光纤中倏逝波与外界介质的耦合作用改变传输光强；
• 微弯效应：光纤发生微弯时，部分光从纤芯泄漏，导致传输光强变化。

与其他调制类型的区分

功能型光纤传感器不限于强度调制，被测量还可改变光纤中光的相位、波长、偏振态等参数，由此形成相位调制型、波长调制型、偏振调制型等功能型光纤传感器。其共同特征是：调制发生在光纤内部，而非由光纤端面外加的独立敏感元件完成。

适用范围与条件

功能型光纤传感器的成立条件是：光纤本身参与敏感转换，被测量直接改变光纤中的传播参数。若光纤只负责把外部敏感元件已调制的光传到探测器，则属于非功能型光纤传感器，不属于本节范围。