[发明专利]纳米技术四通道多星纤维光学LED网络

说明书

（一）领域

纳米技术四通道多星纤维光学LED网络属于电子领域。

（二）简介

纤维光学在透明纤维中传输特性、制作技术及应用的分支学科。它是20世纪50年代以来才发展起来的一门新学科。

研究光在透明纤维中传输特性、制作技术及应用的分支学科。它是20世纪50年代以来才发展起来的一门新学科。

纤维光学的发展可以追溯到1929年,当时制成了无涂层的石英光学纤维。1953年,制成了有涂层的玻璃光学纤维，为光学纤维的发展奠定了基础。1956年，正式提出了“纤维光学”一词，并初步讨论了光在光学纤维中的传输和光学纤维的应用。1958年制成光学纤维面板，1960年制成可实用的光学纤维传像束。从此形成了独立的分支学科。1969年以后，纤维光学又有重大发展，主要是制成了低损耗光学纤维和变折射率光纤，促进了激光通信迅速发展，并引出了一门新的分支学科──变折射率光学。

（三）定义

　类型按折射率分布情况分，光学纤维主要有阶跃折射率型（又称套层光学纤维或均匀芯光学纤维）和变折射率型（又称梯度折射率光学纤维、渐变折射率光学纤维或非均匀芯光学纤维）两类。

这里，n1、n2和nr分别为芯(或轴上)、涂层和距轴r处的折射率，a为光学纤维芯的半径，g为折射率分布常数，为相对折射率差。梯度折射率分布就变成阶跃折射率分布光纤有多种分类方式,按传输的传导模数分,光学纤维可分为单模和多模两种；按材料本身特性可分为发光纤维、激活纤维及耐辐射、红外、紫外和X射线光学纤维六种；按纤维结构可分为圆柱形、椭圆形和锥形三种；按损耗特性分，有低损耗和高损耗两种；按使用的材料分，有玻璃、塑料、液芯和单材料四种。

光在光纤中传输的基本原理从光线光学的观点来看,光线在阶跃折射率光纤中传输的基本原理是在芯-涂层界面上发生的内全反射。

子午光线（和纤维轴相交的光线）的传输轨迹是锯齿形折线，斜光线（和纤维轴不相交的光线）的传输轨迹是围绕纤维轴的螺旋折线。对于梯度折射率光纤，由于折射率在芯中呈梯度分布，子午光线的传输轨迹是正弦曲线，斜光线的传输轨迹是围绕纤维轴的螺旋曲线。

从波动光学的观点看，每根光学纤维就是一个波导管，其中只能传输具有确定时间、空间分布并且满足麦克斯韦方程组和一定边界条件的电磁波(称为模)。

传输的模数和纤维参量、入射光频率及纤维的性质有关。如果纤维的直径足够小，或者数值孔径(即相对折射率差)足够小，则仅有一个基模可以在其中传输，这样的光学纤维就称为单模光学纤维。

单模阶跃折射率光学纤维的直径典型值是1～5微米，它的特点是色散小，传输带宽大，是当前人们很感兴趣的一种激光通信传输媒质。此外，为了得到最大的传输带宽，就要尽量减少传输模之间的群速度差。

变折射率光学纤维能满足这一要求，是一种很有希望的传输媒质。

光学纤维可以单根使用，也可成束使用。

单根光学纤维本身就是一个光导管，可以用它来传输光信号。

为使光学纤维柔软和具有良好的传光能力，光学纤维的直径一般是25～50微米；塑料光学纤维的直径是几百微米至几毫米。

单根变折射率光纤不仅可以导光，而且可以在一定长度以内传像。这种变折射率光纤的直径可以小到几十微米，也可以大到几十毫米，其物像关系和普通透镜相似，不同的是它的像距、焦距和色差都是棒长的周期函数。

只要截取适当的长度，就可得到极短的焦距和放大或缩小、正立或倒立、实的或虚的像，而且分辨率较高(300线对/毫米以上)，像差较小形成棒透镜。

用两个这样的棒透镜耦合就可以代替原来由六片普通透镜组合而成的照相机物镜。

因而可以使光学仪器的结构简单、重量轻、体积小，并向微型发展，极大地促进了微型光学的发展。

如果将大量单根光学纤维严格排列成束，并使束两端的单根光学纤维呈相关排列，即一一对应。

这样的光学纤维束就能把一幅大小等于束端面积的图像清晰的从一端传到另一端。

传像束的分辨率主要取决于单根光学纤维的直径d和排列方式。

对正方形排列的元件,极限分辨率是1/2d；对六角形排列的元件,极限分辨率是。

为使光学纤维束有较高的分辨率而在工艺上又不过分困难，单根光学纤维的直径一般是10～20微米。