散射,反射,线偏光,圆偏光,菲涅尔反射的概念

散射,反射,线偏光,圆偏光,菲涅尔反射的概念
散射,反射,线偏光,圆偏光,菲涅尔反射的概念

散射,反射,线偏光,圆偏光,菲涅尔反射的概念
散射
散射是指由传播介质的不均匀性引起的光线向四周射去的现象.如一束光通过稀释后的牛奶后为粉红色,而从侧面和上面看,是浅蓝色.

1.光线通过有尘土的空气或胶质溶液等媒质时,部分光线向多方面改变方向的现象.叫做光的散射.超短波发射到电离层时也发生散射.
太阳辐射通过大气时遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时,都要发生散射.但散射并不象吸收那样把辐射能转变为热能,而只是改变辐射方向,使太阳辐射以质点为中心向四面八方传播开来.经过散射之后,有一部分太阳辐射就到不了地面.如果太阳辐射遇到的是直径比波长小的空气分子,则辐射的波长愈短,被散射愈厉害.其散射能力与波长的对比关系是：对于一定大小的分子来说,散射能力和波长的四次方成反比,这种散射是有选择性的.例如波长为0.7微米时的散射能力为1,波长为0.3微米时的散射能力就为30.因此,太阳辐射通过大气时,由于空气分子散射的结果,波长较短的光被散射得较多.雨后天晴,天空呈青蓝色就是因为辐射中青蓝色波长较短,容易被大气散射的缘故.如果太阳辐射遇到直径比波长大的质点,虽然也被散射,但这种散射是没有选择性的,即辐射的各种波长都同样被散射.如空气中存在较多的尘埃或雾粒,一定范围的长短波都被同样的散射,使天空呈灰白色的.有时为了区别有选择性的散射和没有选择性的散射,将前者称为散射,后者称为漫射.
2.两个基本离子相碰撞,运动方向改变的现象.
3.在某些情况下,声波投射到不平的分界面或媒质中的微粒上而不同方向传播的现象,也叫乱反射.
反射
声波、光波或其他电磁波遇到别的媒质分界面而部分仍在原物质中传播的现象
线偏振光
光振动(在垂直于光波前进方向的平面内)限于某一固定方向的偏振光,又称这种光为线偏平面偏振光.极大多数光源都不发射线偏振光而发射自然光
圆偏振光
光波是一种电磁波,她由电场和磁场共同构成.两者均为垂直于光波传播方向的矢量.光波传播在电场和磁场中出现偏转成为偏振.当这两个矢量都围绕自身旋转时,光波便处于圆偏振状态.矢量端点在空间中描画出一定方向的螺旋,或者左旋,或者右旋,就像葡萄酒的开塞器针对左撇子或者右撇子提供不同的螺旋方向一样.

菲涅尔反射-------------光时域反射仪 光时域反射仪检测方法
海底通信光缆(以下简称海缆)通信具有通信质量稳定可靠,保密性好,隐蔽性好,抗毁、抗干扰能力强等特点,无论是平时,还是战时,作为跨海通信手段,都具有其它任何通信手段所无法替代的优势.随着海缆在全球范围内的广泛使用和上百万公里海缆线路的铺设,大容量海缆系统在现代社会的信息超高速公路中扮演了非常重要的角色.海缆故障对社会的影响是很大的,因此故障点必须尽可能快速修复,要做到这一点,故障点必须快速准确的定位,但是一旦海缆系统发生故障,在茫茫大海中,从深达几百米,甚至几千米的海床上打捞起直径不到10cm的海缆,就如问大海捞针,因而海缆故障的定位及维修有很强的特殊性.
许多原来应用于陆地光缆的维护测试方法已经不再适用.在海缆维修、维护整个过程中,故障点的测量和海缆故障点精确定位是关键技术.故障的定位有两个内容：一是从岸端测试海缆故障点的距离;二是在海上对故障点进行精确定位.
二、海缆故障点的测量
海缆故障点的探测方法很多,常用的方法有光时域反射仪（OTDR）测试法、电压测试法、电容测试法、音频测试法、线路监控系统测试法.
（一）OTDR测试法
光时域反射仪（OTDR）通过发送光脉冲进人输人光纤,由于受到散射粒子的散射,或遇到光纤断裂面产生菲涅尔反射,利用光束分离器将其中的菲涅尔反射光和瑞利背向散射光送入接收器,再变成电信号并随时间的变化在示波器上显示,
探测故障时,利用OTDR中的定时装置可以测出从脉冲发出到脉冲返回的时间t,假设光纤纤芯的折射率为n,真空中的光速为c,则断点与测量点的距离L为：
这种方法虽然精度高,但只能测试从海缆岸端的终站或始站（以下简称海缆站）到第一个光中继器之间的海缆线路,或是无中继段的海缆段.
（二）光时域反射仪电压测试法
光时域反射仪电压测试法是通过一个恒流供电电源,得到海缆站到故障点间的电位差,由电压与电流之比可得到从海缆站到故障点间的电阻,从而得到海缆站与故障点之间的距离L,即：
式中,Uo为故障发生时海缆供电设备（PFE）上的输出电压（V）；n为中继器的数量；UR为中继器的压降（V）；m为分支器的数量；U.为分支器的压降（V）；I为海缆的恒定供电电流（A）；R为海缆单位长度的电阻（Ω/km）.
在实际使用中,只需将已知的海缆系统故障时的电压、电流和电阻（其中中继器和分支器的电压可参考设备厂提供的产品技术参数）代人式（l）,就可得到海缆故障点的大致距离.由于式（1）未考虑故障点的大地电阻值,而且每个故障点的电阻值也各不相同,因此这种测试方法的测试必然存在较大的误差.
（三）光时域反射仪电容测试法
光时域反射仪电容测试法是通过测试海缆站到故障点之间的供电导体（铜导体）和接地体（海水、大地）电容,将测试的电容值与海底光缆出厂时的参数柑比较后,即可得到故障点与测试点之间距离L：
式中,n1为中继段的数量（无中继器时n1＝0）；Lc为每个中继段的海底光缆长度（km）；Cx为电容的测试值（μF）；Cc为海底光缆单位长度的电容值（μF/km）.
（四）光时域反射仪音频测试法
光时域反射仪 音频测试法是将一持续音频电脉冲从海缆一端的供电导体输入,维修船可用探测仪追踪此信号,沿海缆探测,在故障点处,由于供电导体与海水的接地,测试脉冲信号消失,从而得到故障点位置.这种方法更多地用于维修船在故障发生的水域寻找海缆.这种方法的测试范围一般小于300km.
（五）光时域反射仪线路监控系统测试法
光时域反射仪线路监控系统测试法是利用线路监控设备周期性地对所有的中继器进行测试并与纪录进行比较,当一个中继段内的光缆发生故障使光纤受到轻微损伤或断裂时,线路监控设备会立刻显示中继器中相应的指标变化的状况,即可自动告警.这种方法的测试范围是一个中继段.
（六）光时域反射仪测试方法的比较
上述这几种方法的测试范围、测试精度见表I.
三、海缆故障点的海上精确定位
海缆的故障点的距离经过测量后,海缆修理船应在最短的时间内赶到修理现场.由于测算点与实际故障点有一定的差异,还需要进一步的精确定位.
为了在茫茫大海上准确找出海缆的具体位置,常见的有两种方法：有源法和无源法.有源法实现技术较简单,设备操作使用方便.本文介绍一种有源法深测技术--双三维探头阵列探测.
在端站向被测海中加人25Hz的交流信号,在海缆附近海水中就会存在围绕海缆的电磁场,并向周围传播,当一个谐振于25Hz的探头在海缆附近时；就会因电磁感应而产生一个接收信号,此接收信号的大小既与探头本身的一些因素（如线圈匝数、磁棒材料等）有关,还与探头所在点的磁场大小及探头与磁场方向的夹角有关.
在海缆探测踉踪过程中,仅知一点的场矢量方向,并不能定出海缆的位置.当采用三个相同的探头x1、y1、z1相互成正交位置,组成基阵Ⅰ；x2、y2、z2相互成正交位置,组成基阵Ⅱ,两个这样的基阵组成一个探头阵列,就可能定出海缆的位置、埋设深度及走向,
通过分析可得到海缆埋设深度h、偏距OP和海缆与Y轴偏角θ的计算式；即式（1）-式（3）,详细的推导过程及说明可参见文献.
同样,根据海缆与阵列位置的各种情况,都可通过分析得出海缆的埋设深度、偏距和偏角的计算式.