Senzori cu Fibre Optice

Utilizarea fibrei optice în circuitele de masura permite o crestere importanta a vitezei de lucru si a imunitatii la perturbatii electromagnetice, precum si o izolare electrica totala între obiectul de masura si aparatul de masura ceea ce simplifica mult problemele de ecranare, de conectare la masa si de protectie a operatorului.

1.1 Clasificarea fibrelor optice

Fibra optica este un ghid de unda dielectric cilindric, care consta dintr-o regiune centrala numita miez care are indicele de refractie mai mare decât al materialului dielectric care înconjoara miezul si care formeaza camasa fibrei. Miezul, respectiv camasa sunt înconjurate de un învelis cu rol de protectie împotriva fortelor exterioare si care ofera o buna rezistenta mecanica. Capacitatea ghidarii luminii în fibra este dependenta de proprietatile miezului si ale camasii. Sunt cele mai folosite ghiduri de unda din zilele noastre. Principiul de functionare al acestor ghiduri de unda este bazat pe reflexia totala a razelor de lumina la o suprafata de separatie.

Fig.1.1 Structura de baza a unei fibrei optice

Exista mai multe criterii de clasificare ale fibrelor optice. Ele se clasifica dupa materialele dielectrice folosite la realizarea lor, dupa indicele de refractie si dupa modul de transmitere a radiatiei luminoase.

Functie de modul de trasmitere a radiatiei luminoase fibrele pot fi multimodale si monomodale. Principalul parametru prin care se controleaza numarul de moduri de ghidare a luminii este indicele de refractie.

Dupa modul de variatie al indicelui de refractie al miezului fibrele optice pot fi cu variatie treapta a indicelui de refractie (step index) sau cu variatie graduala a indicelui de refractie (graded index). Mai exista si alte configuratii ale indicilor de refractii: tip W, tip V, etc întâlnite la fibrele monomodale.

Fig. 1.2 Tipuri de fibre optice

Fig.1.2 a) fibra optica monomodala; b) fibra optica multimodala

Dupa materialele dielectrice folosite fibrele optice pot fi: cu miezul si camasa din sticla (amestec în care predomina SiO2), cu miezul din sticla si camasa din plastic (polimer), cu miezul si camasa din plastic. În cazul fibrelor cu miez din sticla, desi sticla pura are atenuarea minima, pentru realizarea unor profile speciale ale indicelui de refractie se folosesc diverse substante dopante, cele mai uzuale fiind fosfor, fluor, germaniu. Pentru fibrele cu miez din plastic cel mai utilizat polimer este polimetilmetacrilatul (PMMA).