摘要：在光纖傳感器的設(shè)計(jì)中，光源的選擇至關(guān)重要，本文對(duì)幾種常用光源的基本發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了描述，對(duì)其主要特性、適用場(chǎng)合等進(jìn)行了分析和比較，介紹了幾種新型的激光器，并對(duì)光纖傳感器用光源下一步的發(fā)展做出了預(yù)測(cè)和展望，本文的分析對(duì)設(shè)計(jì)光纖傳感器時(shí)光源的選擇具有一定的參考價(jià)值。 
關(guān)鍵詞：光纖傳感器；光源；面發(fā)射激光器；光子晶體激光器 
中圖分類號(hào)：TP212.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
一、引言 
光纖傳感器已經(jīng)有近30年的歷史了，由于其具有抗電磁干擾（EMI）、抗射頻干擾（RFI）、重量輕、體積小、靈敏度高、帶寬寬以及易于實(shí)現(xiàn)多路或分布式傳感等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)成為軍事、工業(yè)、民用上不可或缺的一種傳感器類型。光纖傳感器所選用的光源類型在很大程度上決定了此傳感器的工作模式、信號(hào)處理方法、分辨率、靈敏度及測(cè)量精度，因而選擇一種合適的光源對(duì)整個(gè)光纖傳感器的設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用。然而，在選擇光源時(shí)，應(yīng)考慮的因素很多，如光源的尺寸、輸入輸出功率、穩(wěn)定性、相干性、光譜特性以及與光纖的耦合難易程度等，另外光源的價(jià)格也在很大程度上決定了這種光纖傳感器最終是否能夠?qū)嵱没�。本文�?duì)幾種常用的光纖傳感器光源的性能進(jìn)行了描述，對(duì)其所適用的場(chǎng)合和價(jià)格問(wèn)題進(jìn)行了分析和比較，并介紹了幾種新型的激光器，最后對(duì)光纖傳感器選用光源的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)和展望。 
二、光纖傳感器中常用光源的原理及其主要特性 
1、非相干光源
   （1）熱光源 
熱光源的主要原理是由電流加熱合適的材料使其產(chǎn)生熱輻射。典型的熱光源是鎢燈，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便且具有連續(xù)光譜。 
這種熱光源用在光纖傳感器中時(shí)有兩個(gè)非常重要的問(wèn)題值得考慮：一個(gè)是光源的穩(wěn)定性問(wèn)題，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，鎢絲產(chǎn)生的光電流正比于燈絲電壓的3～4次冪，因此為了保證提供較穩(wěn)定的光功率就必須應(yīng)用具有非常高穩(wěn)定性的電源和電路；另一個(gè)問(wèn)題是調(diào)制速率的限制，對(duì)這種光源的調(diào)制一般采用機(jī)械斬波器，但其頻率通常低于1kHz，這在很多光纖傳感器的應(yīng)用中是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求的。鑒于這些限制，在實(shí)際光纖傳感器的設(shè)計(jì)中一般不提倡選用此種光源。 
（2）氣體放電光源 
玻璃管密封的氣體在紫外線或射線作用下，有少量分子被電離，在其內(nèi)密封兩個(gè)電極，當(dāng)外加電壓足夠高時(shí)，電場(chǎng)作用使帶電粒子動(dòng)能增大到足以電離其它氣體分子，氣體分子吸收帶電粒子能量，使電子躍遷到激發(fā)態(tài)，由于電子在激發(fā)態(tài)上是不穩(wěn)定的，將在極短的時(shí)間內(nèi)回到低能級(jí)態(tài)甚至基態(tài)，此時(shí)能量將以光的形式釋放。
氣體放電光源的發(fā)光原理就決定了其發(fā)光光譜是不連續(xù)的。這種光源有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)—高強(qiáng)度和短波長(zhǎng)，正因?yàn)榇耍�使得其在光纖傳感方面有了獨(dú)特的用處。比如，用氣體放電光源發(fā)出的高強(qiáng)度短波長(zhǎng)的光來(lái)激發(fā)待測(cè)物質(zhì)，使其發(fā)射熒光，可用來(lái)檢測(cè)物質(zhì)的溫度、含量等。 
（3）發(fā)光二極管 
發(fā)光二極管（LED）是用半導(dǎo)體材料制作的正向偏置的PN結(jié)二極管。其發(fā)光機(jī)理是當(dāng)在PN結(jié)兩端注入正向電流時(shí)，注入的非平衡載流子（電子－空穴對(duì)）在擴(kuò)散過(guò)程中復(fù)合發(fā)光，這種發(fā)射過(guò)程主要對(duì)應(yīng)光的自發(fā)發(fā)射過(guò)程。按光輸出的位置不同，發(fā)光二極管可分為面發(fā)射型和邊發(fā)射型。我們最常用的LED是 InGaAsP/InP雙異質(zhì)結(jié)邊發(fā)光二極管。