[科普中国]-光纤开关

光纤是光学纤维的简称。光学纤维是一种带涂料的透明细丝，通常由芯料(玻璃)加涂层(玻璃)组成。光纤的芯料直径在几个微米到几十微米之间，涂层外径为0.1～0.2毫米的数量级。光学纤维涂层的折射率必须小于芯料的折射率，并且光学纤维芯料和涂层之间应有良好的光学接触，形成优质的光学界面。当光线以口角入射在光纤维的入射端面上(图4．2．3—1)，经折射后进人光学纤维内，以角φ入射到芯料和涂层间的光滑界面上。只要选择适当的入射角θ，总可使角妒大于产生全反射所要求的临界角妒φm，入射光线将在界面上产生全反射；如果光学纤维是均匀的圆柱体，则入射光线就可在光学纤维内经过若干次(与纤维长度、直径有关，一般为几百、几千，甚至几万次以上)全反射后，由光学纤维的一端传至另一端，直到从出射端面射出。

在一般状态下，光在光纤中传播，其能量的绝对值是相等的，现在光纤的中间设置障碍或破坏光纤的全反射条件，使光纤出射端输出的光能量衰减，这样，只要检测出光纤输出端的光能量大小，就可控制电子开关，对各类用电器实现控制。2

当手按下开关按钮时，光路被阻断，光线不通，当手离开按钮时，光路又接通，这样，输出端就可检测到信号的变化，从而发出控制信号。图(b)中是光纤双向拨动开关，当开关拨向A时，光纤就与l号光纤接通，当开关拨向B时，光纤就与2号线接通。当然，这种开关的制造精度很高，开关内需有导光装置，否则光线就不能耦合下去。2

这种开关的光纤是连续的，只是改变其光在传播途中的全反射条件，使光纤输出端的输出能量有所改变，输出端的光电接收装置只要测出所接收能量的变化，并加以比较判别，最后送出控制信号。图中，当开关按下时，光纤发生变形，全反射条件被破坏，光纤输出光能量减少，这样检测装置就可送出控制信号。2

光纤开关寿命长，安全可靠，抗干扰强，尤其适合于潮湿、高温、强电磁干扰等应用场合，这种开关可以完全浸在液体中也能工作，也可安装到远离控制系统的地方。但此开关成本较高。2