[發(fā)明專利]納米技術四通道多星纖維光學LED網絡

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• 申請日: 2014-11-23
• 公開（公告）號: CN105700067A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設計）人: 周曉蕾
• 申請（專利權）人: 上海雷盤電子科技有限公司
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/028
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

（一）領域

納米技術四通道多星纖維光學LED網絡屬于電子領域。

（二）簡介

纖維光學在透明纖維中傳輸特性、制作技術及應用的分支學科。它是20世紀50年代以來才發(fā)展起來的一門新學科。

研究光在透明纖維中傳輸特性、制作技術及應用的分支學科。它是20世紀50年代以來才發(fā)展起來的一門新學科。

纖維光學的發(fā)展可以追溯到1929年,當時制成了無涂層的石英光學纖維。1953年,制成了有涂層的玻璃光學纖維，為光學纖維的發(fā)展奠定了基礎。1956年，正式提出了“纖維光學”一詞，并初步討論了光在光學纖維中的傳輸和光學纖維的應用。1958年制成光學纖維面板，1960年制成可實用的光學纖維傳像束。從此形成了獨立的分支學科。1969年以后，纖維光學又有重大發(fā)展，主要是制成了低損耗光學纖維和變折射率光纖，促進了激光通信迅速發(fā)展，并引出了一門新的分支學科──變折射率光學。

（三）定義

　類型按折射率分布情況分，光學纖維主要有階躍折射率型（又稱套層光學纖維或均勻芯光學纖維）和變折射率型（又稱梯度折射率光學纖維、漸變折射率光學纖維或非均勻芯光學纖維）兩類。

這里，n1、n2和nr分別為芯(或軸上)、涂層和距軸r處的折射率，a為光學纖維芯的半徑，g為折射率分布常數，為相對折射率差。梯度折射率分布就變成階躍折射率分布光纖有多種分類方式,按傳輸的傳導模數分,光學纖維可分為單模和多模兩種；按材料本身特性可分為發(fā)光纖維、激活纖維及耐輻射、紅外、紫外和X射線光學纖維六種；按纖維結構可分為圓柱形、橢圓形和錐形三種；按損耗特性分，有低損耗和高損耗兩種；按使用的材料分，有玻璃、塑料、液芯和單材料四種。

光在光纖中傳輸的基本原理從光線光學的觀點來看,光線在階躍折射率光纖中傳輸的基本原理是在芯-涂層界面上發(fā)生的內全反射。

子午光線（和纖維軸相交的光線）的傳輸軌跡是鋸齒形折線，斜光線（和纖維軸不相交的光線）的傳輸軌跡是圍繞纖維軸的螺旋折線。對于梯度折射率光纖，由于折射率在芯中呈梯度分布，子午光線的傳輸軌跡是正弦曲線，斜光線的傳輸軌跡是圍繞纖維軸的螺旋曲線。

從波動光學的觀點看，每根光學纖維就是一個波導管，其中只能傳輸具有確定時間、空間分布并且滿足麥克斯韋方程組和一定邊界條件的電磁波(稱為模)。

傳輸的模數和纖維參量、入射光頻率及纖維的性質有關。如果纖維的直徑足夠小，或者數值孔徑(即相對折射率差)足夠小，則僅有一個基模可以在其中傳輸，這樣的光學纖維就稱為單模光學纖維。

單模階躍折射率光學纖維的直徑典型值是1～5微米，它的特點是色散小，傳輸帶寬大，是當前人們很感興趣的一種激光通信傳輸媒質。此外，為了得到最大的傳輸帶寬，就要盡量減少傳輸模之間的群速度差。

變折射率光學纖維能滿足這一要求，是一種很有希望的傳輸媒質。

光學纖維可以單根使用，也可成束使用。

單根光學纖維本身就是一個光導管，可以用它來傳輸光信號。

為使光學纖維柔軟和具有良好的傳光能力，光學纖維的直徑一般是25～50微米；塑料光學纖維的直徑是幾百微米至幾毫米。

單根變折射率光纖不僅可以導光，而且可以在一定長度以內傳像。這種變折射率光纖的直徑可以小到幾十微米，也可以大到幾十毫米，其物像關系和普通透鏡相似，不同的是它的像距、焦距和色差都是棒長的周期函數。

只要截取適當的長度，就可得到極短的焦距和放大或縮小、正立或倒立、實的或虛的像，而且分辨率較高(300線對/毫米以上)，像差較小形成棒透鏡。

用兩個這樣的棒透鏡耦合就可以代替原來由六片普通透鏡組合而成的照相機物鏡。

因而可以使光學儀器的結構簡單、重量輕、體積小，并向微型發(fā)展，極大地促進了微型光學的發(fā)展。

如果將大量單根光學纖維嚴格排列成束，并使束兩端的單根光學纖維呈相關排列，即一一對應。

這樣的光學纖維束就能把一幅大小等于束端面積的圖像清晰的從一端傳到另一端。

傳像束的分辨率主要取決于單根光學纖維的直徑d和排列方式。

對正方形排列的元件,極限分辨率是1/2d；對六角形排列的元件,極限分辨率是。

為使光學纖維束有較高的分辨率而在工藝上又不過分困難，單根光學纖維的直徑一般是10～20微米。