光纖傳感器所用的光源種類(lèi)繁多，從白熾光源到激光器的各種光源都采用。今天，我們不討論各種光源的結(jié)構(gòu)及其工作原理，只討論光纖傳感器常用光源的性能，并指出選用光源的基本原則。

　　1.白熾光源

　　這類(lèi)光源通常為鎢絲燈泡，其輻射近似地為黑體輯射。由斯忒藩-玻爾茲曼定律可知，在2000 W時(shí)，其等效輻射度約為6 W/(sr•cm2)，但因其覆蓋波長(zhǎng)范圍很寬，實(shí)際在可見(jiàn)光到紅外波段上，其輻射度約0.1 W/(sr•cm2)。白熾燈源的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)廉、容易獲得、使用方便。白熾光源可用作某些傳感器的光源，但因其輻射度小，故只能與光纖束和粗芯階躍光纖配合使用。其缺點(diǎn)是穩(wěn)定性較差，壽命短(通常只有幾百小時(shí))。

　　2.氣體激光器

　　常見(jiàn)的氣體激光器有：氦氖激光器、二氧化碳激光器和氬離子激光器等。這里只討論氮氖激光器，其他的很少應(yīng)用。

　　氦氖激光器的工作物質(zhì)是氖，輔助物質(zhì)是氮，有三個(gè)主要輸出波長(zhǎng)：0.63 μm，1.15 μm和3.39 μm，是一種價(jià)廉、低功率(0.1〜100 mW)的高相干光源。除了相干性高外，氮氖激光器還具有下述優(yōu)點(diǎn)：

　�、偃菀讓�(shí)現(xiàn)單模工作，而且線(xiàn)寬非常窄，可低到1 kHz，這對(duì)于干涉型傳感器來(lái)說(shuō)更為可貴。

　�、谳椛涠群芨�，與單模光纖耦合效率高。例如，直徑為1 mm的圓面積氦氖激光器產(chǎn)生輸出功率的典型值為1 mW，其發(fā)散角約為1 mrad，因此其相應(yīng)的單橫模輻射度約為108 W/(sr•cm2)，能髙效率地耦合進(jìn)單模光纖。

　�、墼肼曅�，除了激光腔內(nèi)的等離子諧振頻率外，氦氖激光器在其余頻帶內(nèi)是相當(dāng)平靜的，噪聲電平非常接近閃爍噪聲。

　　3.固體激光器

　　為了區(qū)別于半導(dǎo)體激光器，所以有人把它稱(chēng)為晶體激光器，主要包括紅寶石激光器、摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)激光器和欽玻璃激光器等。紅寶石激光器已很少用，現(xiàn)在所說(shuō)的固體激光器主要指固態(tài)釹離子激光器等。這類(lèi)激光器的優(yōu)點(diǎn)是體積小巧、堅(jiān)固耐用、高功率、高輻射密度(例如，Nd:YAG激光器的最小額定連續(xù)波輸出功率為100 mW，也可高達(dá)幾十瓦，相應(yīng)的輻射度達(dá)109 W/(sr•cm2)，輻射波長(zhǎng)為1.06-1.35 μm),發(fā)射光譜均勻且窄，并且容許單模工作等。其缺點(diǎn)是相干性和頻率穩(wěn)定性都不如氣體激光器。

　　4.半導(dǎo)體激光器

　　半導(dǎo)體激光器是光纖傳感器最重要的光源，因?yàn)樗�具有體積小巧、堅(jiān)固耐用、壽命長(zhǎng)(106~107h)、可靠性高、轄射度適中、電源簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。這類(lèi)光源有非相干輻射的發(fā)光二極管(LED)和相干輻射的半導(dǎo)體激光二極管(LD)等。

　　1)發(fā)光二極管

　　發(fā)光二極管又分為表面出光、端面出光和超輻射三種。它們的共同特點(diǎn)是輻射光的相干長(zhǎng)度只有幾微米，輸出隨正向偏置電流的變化接近于線(xiàn)性;可直接進(jìn)行輻射調(diào)制(調(diào)制速率表面出光LED可達(dá)幾MHz，端面出光LED超過(guò)100 MHz)。

　　表面出光LED是多模光纖系統(tǒng)的良好光源，但由于它的輻射在很大的立體角(2π)內(nèi)，與光纖的耦合率很低(例如，它與通信用多模光纖的耦合率低于10%)。因此，它不適用于干涉型光纖傳感器或其他單模光纖系統(tǒng)中。

　　端面出光LED有很高的空間相干性，而無(wú)時(shí)間相干性。其產(chǎn)生的總功率稍低于表面出光LED，但其輻射度卻遠(yuǎn)大于表面出光(約兩個(gè)數(shù)量級(jí))。因此，它有更多的有用功率耦合進(jìn)多模或單模光纖中。

　　超輻射LED是一種細(xì)長(zhǎng)條形結(jié)構(gòu)的端面出光LED。它提高了端面出光LED的輸出功率;有較好的定向輸出光;減小了光譜寬度，但需要較大的激勵(lì)電流。

　　2)半導(dǎo)體激光二極管

　　實(shí)際上，LD是具有諧振腔、異質(zhì)結(jié)構(gòu)的LED，能在大電流密度激勵(lì)下產(chǎn)生激光。輻射功率大都為10 mW左右，但由于其方向性相當(dāng)強(qiáng)，故輻射度高達(dá)108 W/(sr•cm2)，工作波長(zhǎng)在850〜900 nm，平均壽命可超過(guò)106 h。這是一種通用的高功率密度光源。

　　3)傳感器用光源的選擇準(zhǔn)則

　　光纖傳感器對(duì)光源的基本要求是相同的，即必須使具有適當(dāng)特性的、功率足夠大的光到達(dá)檢測(cè)器，以確保檢測(cè)系統(tǒng)有足夠大的信噪比。因此，我們選擇光源時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循下述原則：

　�、俑鶕�(jù)系統(tǒng)要求，選擇輻射強(qiáng)度足夠大的光源，而且要求在敏感元件的工作波長(zhǎng)上有最大的輻射功率;

　�、诠庠幢仨毰c光纖相匹配，以便獲得最好的耦合效率。

　�、酃庠吹姆�(wěn)定性要好，能長(zhǎng)期在室溫下工作。