高級(jí)光纖傳感技術(shù)

前言

光纖傳感器技術(shù)是隨著光纖的出現(xiàn)和光纖通信的發(fā)展而逐漸形成的一門(mén)新興技術(shù)。它以光作為載體，以光纖作為傳輸介質(zhì)，對(duì)被測(cè)參量實(shí)現(xiàn)傳感。由于它是一種光學(xué)的傳感器，在傳感方式、傳感原理、信號(hào)傳輸方法、信號(hào)探測(cè)和信號(hào)處理等方面都與傳統(tǒng)的電學(xué)傳感器完全不同，因而出現(xiàn)了各種各樣的光纖傳感器技術(shù)，在全世界范圍內(nèi)得到了廣泛的關(guān)注和研究。它與傳統(tǒng)的電學(xué)傳感器相比，其特點(diǎn)主要有：靈敏度高；抗電磁干擾，也不產(chǎn)生電磁干擾；安全，可以用在危險(xiǎn)和強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾場(chǎng)合；集傳感和傳輸為一體；能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器的復(fù)用和分布式測(cè)量等。正是這些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)使光纖傳感器彌補(bǔ)了傳統(tǒng)傳感器在應(yīng)用中的諸多限制，極大地推動(dòng)了傳感技術(shù)的發(fā)展，滿(mǎn)足了現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的需要。同時(shí)，光纖傳感器在軍事和國(guó)防科技中有重要的應(yīng)用價(jià)值，如水聽(tīng)器、陀螺、加速度計(jì)、飛行器與艦船結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)等?，F(xiàn)代先進(jìn)的設(shè)備中無(wú)不使用光纖傳感器技術(shù)。光纖傳感技術(shù)的發(fā)展主要分為四個(gè)大的階段：1980年以前，主要以強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器的研究為主；從1980年后，開(kāi)始大規(guī)模研究干涉型光纖傳感技術(shù)；進(jìn)入1990年后，隨著光纖光柵的發(fā)明，光纖光柵傳感器技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)研究熱潮；進(jìn)人2000年后，各種技術(shù)和器件已經(jīng)成熟，光纖傳感器開(kāi)始進(jìn)入了商業(yè)化的進(jìn)程，各種各樣的光纖傳感器公司開(kāi)始成立，并得以存活，光纖傳感技術(shù)進(jìn)入實(shí)用階段。目前，一方面，各種新的需求牽引著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展；另一方面，各種新器件的出現(xiàn)也推動(dòng)了這一技術(shù)的進(jìn)步。國(guó)內(nèi)從80年代早期就開(kāi)始了光纖傳感技術(shù)的研究工作，但從應(yīng)用的角度看，一直發(fā)展不理想。自2000年以來(lái)，國(guó)內(nèi)的光纖傳感器在應(yīng)用方面取得了巨大的進(jìn)步，有二十余家廠(chǎng)商從事光纖傳感器的研究、生產(chǎn)和銷(xiāo)售工作。同時(shí)，在光電子器件和配套產(chǎn)品方面已經(jīng)形成了一套完整的體系。國(guó)內(nèi)有完整的光電子器件配套企業(yè)，有近百家公司為光纖通信和光纖傳感提供配套產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)已經(jīng)能夠完全自主生產(chǎn)所有的光纖無(wú)源器件，包括：耦合器、波分復(fù)用器、各種連接器、隔離器、偏振控制器、光開(kāi)關(guān)、環(huán)形器、壓電驅(qū)動(dòng)器、光纖光柵、濾波器、可調(diào)諧濾波器等。能夠提供主要的光纖有源器件，包括探測(cè)器、激光二極管、ASE光源、光纖激光器、LED、SLD等。

內(nèi)容概要

本書(shū)系統(tǒng)介紹和論述了有關(guān)光纖傳感技術(shù)的專(zhuān)門(mén)知識(shí)，包括強(qiáng)度調(diào)制型、相位調(diào)制型、波長(zhǎng)調(diào)制型、偏振調(diào)制型以及分布式光纖傳感技術(shù)。為了使本書(shū)更加系統(tǒng)，還加入了光纖和光電子器件的相關(guān)知識(shí)。    本書(shū)可供從事光纖傳感、光纖通信、測(cè)試與計(jì)量、儀器儀表、結(jié)構(gòu)檢測(cè)等理論和應(yīng)用研究的科研人員、工程技術(shù)人員及高校師生參考。

書(shū)籍目錄

前言第1章 光纖基礎(chǔ)  1.1 光纖概述    1.1.1 光纖的基本結(jié)構(gòu)    1.1.2 光纖的分類(lèi)  1.2 光纖傳輸原理    1.2.1 光在界面的反射與折射    1.2.2 階躍折射率光纖    1.2.3 漸變折射率光纖    1.2.4 單模光纖中的雙折射  1.3 光纖的衰減機(jī)理  參考文獻(xiàn)第2章 光纖無(wú)源器件    2.1 連接器    2.1.1 連接器的基本原理和結(jié)構(gòu)    2.1.2 連接器的評(píng)價(jià)指標(biāo)  2.2 光纖耦合器    2.2.1 概述    2.2.2 熔錐型光纖耦合器    2.2.3 耦合器的技術(shù)指標(biāo)    2.3 波分復(fù)用器（WDM）    2.3.1 概述    2.3.2 角色散型波分復(fù)用器    2.3.3 干涉型波分復(fù)用器    2.3.4 光纖耦合器型    2.3.5 其他類(lèi)型波分復(fù)用器    2.3.6 光波分復(fù)用器的技術(shù)指標(biāo)    2.4 光隔離器    2.4.1 光隔離器的功能及原理    2.4.2 光隔離器的評(píng)價(jià)指標(biāo)    2.4.3 光隔離器的應(yīng)用  2.5 光環(huán)形器    2.5.1 光環(huán)形器的功能及原理    2.5.2 光環(huán)形器的評(píng)價(jià)指標(biāo)  2.6 衰減器    2.6.1 概述    2.6.2 光衰減器根據(jù)工作原理的分類(lèi)    2.6.3 固定式光衰減器與可變衰減器    2.6.4 衰減器的評(píng)價(jià)指標(biāo)  2.7 光開(kāi)關(guān)    2.7.1 光開(kāi)關(guān)概述    2.7.2 機(jī)械光開(kāi)關(guān)    2.7.3 非機(jī)械光開(kāi)關(guān)    2.7.4 光開(kāi)關(guān)的評(píng)價(jià)指標(biāo)  2.8 偏振控制器    2.8.1 偏振控制器概述    2.8.2 偏振控制器的基本原理  參考文獻(xiàn)第3章 光纖有源器件    3.1 引言    3.2 半導(dǎo)體光源的基本原理    3.3 發(fā)光二極管    3.4 激光二極管LD    3.5 單頻半導(dǎo)體激光器    3.6 PIN光電二極管    3.7 雪崩光電二極管APD    參考文獻(xiàn)第4章 摻鉺光纖有源器件  4.1 摻鉺光纖    4.1.1 摻鉺光纖    4.1.2 摻鉺光纖的放大特性    4.1.3 摻鉺光纖的泵浦方式  4.2 放大自發(fā)輻射光源（ASE）    4.2.1 基本結(jié)構(gòu)    4.2.2 提高摻鉺超熒光光纖光源輸出特性 ……第5章強(qiáng)度調(diào)制光纖傳感器第6章 干涉型光纖傳感器第7章 光纖多光束干涉儀第8章 光纖外腔Fabry-Perot干涉儀（EEPI）第9章 光纖Sagnac干涉儀第10章 光纖白光干涉測(cè)量術(shù)第11章 偏振調(diào)制型光纖傳感器及光學(xué)電流互感器第12章 光纖光柵傳感器第13章 分布式光纖傳感器參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第7章 光纖多光束干涉儀7.1 F-P干涉儀多光束干涉是指一組相互平行的，而且任意兩束光之間的光程差（或位相差）都相同的同頻光束的相干疊加。許多光學(xué)現(xiàn)象，如薄膜干涉、布拉格衍射、牛頓環(huán)和干涉濾光片等，都是由于多光束干涉產(chǎn)生的。F-P干涉儀是一種典型的多光束干涉儀，它利用高反射鏡間的多次反射而設(shè)計(jì)制造的。F-P干涉儀有兩種形式：一種是由相互平行的、內(nèi)表面具有高反射率的兩個(gè)平面玻璃板組成，它們之間的距離可以通過(guò)調(diào)諧裝置改變（圖7.1），因此其透射光波長(zhǎng)可以改變；另一種形式是一塊外表面都是高反射的平行平面玻璃板，這種形式稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)具，因?yàn)樗膬蓚€(gè)反射面之間的距離是固定的（圖7.2），其透射光是一組波長(zhǎng)固定的諧振峰。

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《高級(jí)光纖傳感技術(shù)》由科學(xué)出版社出版。

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