光纖傳感器技術(shù)

內(nèi)容概要

《光纖傳感器技術(shù)》共21章，分為三篇，分層次介紹了光纖傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)、原理和應(yīng)用。第一篇是基礎(chǔ)，主要包括：基礎(chǔ)光學(xué)（第二章）、光纖和光纜（第三章）、光波導(dǎo)和集成光路（第四章）、光纖器件（第五章）。第二篇是原理，主要涉及：強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器（第六章）、波長(zhǎng)調(diào)制型光纖傳感器（第七章）、頻率調(diào)制型光纖傳感器（第八章）、相位調(diào)制型光纖傳感器（第九章）、偏振調(diào)制型光纖傳感器（第十章）、光柵調(diào)制型光纖傳感器（第十一章）、分布式光纖傳感器（第十二章）、特種光纖（第十三章）、光集成傳感器（第十四章）、光纖傳感器網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)融合（第十五章）。第三篇應(yīng)用，主要涉及：光纖機(jī)械傳感器（第十六章）、光纖熱工傳感器（第十七章）、光纖電磁傳感器（第十八章）、光纖化學(xué)傳感器（第十九章）、光纖生物傳感器（第二十章）、光纖傳感器的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展（第二十一章）。《光纖傳感器技術(shù)》可供從事光纖、光纖傳感、檢測(cè)、儀器、儀表等理論和應(yīng)用研究的科研人員、工程技術(shù)人員及高等院校師生參考。

書(shū)籍目錄

前言 第一章緒論 1.1引言 1.2光纖傳感技術(shù)的發(fā)展 1.3光纖傳感器系統(tǒng) 1.4光纖傳感器系統(tǒng)的性能指標(biāo) 1.5小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第一篇基礎(chǔ) 第二章基礎(chǔ)光學(xué) 2.1引言 2.2光的基本理論 2.3光波在各向同性介質(zhì)中的傳播 2.4光纖的光線理論 2.5光纖的模式理論 2.6光纖的模式耦合理論 2.7單模光纖的非線性傳輸特性 參考文獻(xiàn) 第三章光纖和光纜 3.1引言 3.2光纖制造 3.3光纖測(cè)量的基本條件 3.4光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)的測(cè)量 3.5多模光纖和單模光纖的衰減與測(cè)量 3.6光纖的物理化學(xué)特性 3.7光纜 參考文獻(xiàn) 第四章光波導(dǎo)和集成光路 4.1引言 4.2集成光無(wú)源器件 4.3半導(dǎo)體光有源器件 4.4光源與光纖的耦合 4.5光電檢測(cè)器與光纖的耦合 參考文獻(xiàn) 第五章光纖器件 5.1引言 5.2光纖無(wú)源器件 5.3光纖有源器件 參考文獻(xiàn)  第二篇原理 第六章強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器 6.1引言 6.2強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器系統(tǒng)的一般傳感模型 6.3強(qiáng)度調(diào)制的限制 6.4強(qiáng)度調(diào)制的原理 6.5強(qiáng)度檢測(cè) 6.6混合型光纖傳感器 參考文獻(xiàn) 第七章波長(zhǎng)調(diào)制型光纖傳感器 7.1引言 7.2波長(zhǎng)調(diào)制的原理 7.3波長(zhǎng)檢測(cè) 參考文獻(xiàn) 第八章頻率調(diào)制型光纖傳感器 8.1引言 8.2光學(xué)Doppler效應(yīng) 8.3頻率檢測(cè) 參考文獻(xiàn) 第九章相位調(diào)制型光纖傳感器 9.1引言 9.2光纖干涉儀 9.3光學(xué)層析成像 9.4干涉儀的靈敏度 9.5雙光束干涉的檢測(cè)方法 9.6多光束干涉的檢測(cè)方法 參考文獻(xiàn) 第十章偏振調(diào)制型光纖傳感器 10.1引言 10.2光纖的偏振調(diào)制 10.3雙折射對(duì)光纖傳感器的影響 10.4單模光纖雙折射的測(cè)量 參考文獻(xiàn) 第十一章光柵調(diào)制型光纖傳感器 11.1引言 11.2光纖Bragg光柵傳感器 11.3光纖Bragg光柵傳感信號(hào)的檢測(cè) 11.4長(zhǎng)周期光纖光柵傳感器 11.5光纖光柵干涉?zhèn)鞲衅?參考文獻(xiàn) 第十二章分布式光纖傳感器 12.1引言 12.2光纖系統(tǒng)的光學(xué)測(cè)距技術(shù) 12.3背向散射法的調(diào)制原理 12.4前向散射法的調(diào)制原理 12.5頻域中非線性散射法的調(diào)制原理 12.6分布式光纖傳感器的工程約束 參考文獻(xiàn) 第十三章特種光纖 13.1引言 13.2自聚焦透鏡 13.3傳像光纖 13.4倏逝場(chǎng)光纖 13.5增敏和去敏光纖 13.6傳輸THz頻段的光纖 13.7紅外光纖 13.8可見(jiàn)光光纖 13.9紫外光纖 13.10光子晶體 參考文獻(xiàn) 第十四章光集成傳感器 14.1引言 14.2倏逝場(chǎng)傳感器 14.3光學(xué)陀螺儀 14.4其他干涉?zhèn)鞲衅?14.5光波導(dǎo)Bragg光柵傳感器 14.6微光機(jī)電系統(tǒng)傳感器 14.7納米測(cè)量技術(shù) 參考文獻(xiàn) 第十五章光纖傳感器網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)融合 15.1引言 15.2光纖傳感器網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)融合模型 15.3光纖Bragg光柵傳感器的復(fù)用技術(shù) 15.4光纖中溫度和應(yīng)變的靈敏性 參考文獻(xiàn)  第三篇應(yīng)用 第十六章光纖機(jī)械傳感器 16.1引言 16.2運(yùn)動(dòng)和尺寸 16.3力學(xué)量 16.4聲學(xué)量 參考文獻(xiàn) 第十七章光纖熱工傳感器 17.1引言 17.2溫度 17.3壓力 17.4流量和流速 17.5密度 17.6液位 17.7粘度 參考文獻(xiàn) 第十八章光纖電磁傳感器 18.1引言 18.2電壓 18.3電流 18.4磁場(chǎng) 18.5電功率 18.6電磁場(chǎng) 18.7射線 參考文獻(xiàn) 第十九章光纖化學(xué)傳感器 19.1引言 19.2光纖化學(xué)傳感器的特點(diǎn) 19.3氣體 19.4濕度 19.5離子 參考文獻(xiàn) 第二十章光纖生物傳感器 20.1引言 20.2生理量 20.3生化量 20.4生物量 參考文獻(xiàn) 第二十一章光纖傳感器的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展 21.1引言 21.2智能結(jié)構(gòu) 21.3工業(yè) 21.4生物醫(yī)學(xué) 21.5自然生態(tài) 21.6人居環(huán)境 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   6.光纖激光器的特點(diǎn) 光纖激光器將泵浦激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為摻稀土離子的激射波長(zhǎng)，特點(diǎn)如下所述。 （1）光束質(zhì)量好，具有較高的單色性、方向性和穩(wěn)定性。 （2）半導(dǎo)體激光二極管的短波長(zhǎng)泵浦源與稀土離子吸收光譜相對(duì)應(yīng)。 （3）光纖是激光增益介質(zhì)，又是光的導(dǎo)波介質(zhì)。纖芯直徑小，芯層有較高的功率密度，激光閾值低，綜合電光效率大于20％，光轉(zhuǎn)換效率大于60％。 （4）摻雜稀土離子光纖激光器在380～3900nm的寬帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)激光輸出。 （5）SiO2的溫度穩(wěn)定性良好；圓柱結(jié)構(gòu)表面積體積比高，散熱快，環(huán)境溫度為—20～70℃，工作物質(zhì)熱負(fù)荷小，無(wú)需冷卻系統(tǒng)，能產(chǎn)生高亮度和高峰值功率。 （6）光纖激光器與常規(guī)傳輸光纖和光纖器件相容，易于光纖集成。 （7）較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，對(duì)灰塵、振蕩、沖擊、濕度、溫度有較高的容忍度。 5.3.2光纖非線性效應(yīng)激光器 1.光纖受激Raman散射激光器 受激Raman散射是高強(qiáng)度激光與光纖中的分子振動(dòng)模式（光學(xué)聲子）相互作用產(chǎn)生的一種三階非線性光學(xué)效應(yīng)，入射光被聲子散射產(chǎn)生Stokes頻移。量子力學(xué)描述為人射光的一個(gè)光子被一個(gè)分子散射成為另一個(gè)低頻分子，同時(shí)分子完成振動(dòng)態(tài)之間的躍遷。石英光纖中的Raman增益g2有～40THz的頻率范圍，并在13THz（440cm—1）附近有一個(gè)較寬的主峰，參見(jiàn)圖2.36。有源增益介質(zhì)通常采用摻GeO2或P2O5光纖，其中，GeO2摻雜光纖的Stokes偏移為440cm—1，而P2O5摻雜光纖為1330cm—1。在光纖兩端加上具有適當(dāng)反射率的反射鏡，可為一定波長(zhǎng)的受激Raman散射產(chǎn)生的Stokes光提供反饋，使之在傳輸過(guò)程中放大，形成激光振蕩，成為Raman光纖激光器（Raman Fiber Laser，RFL）。當(dāng)泵浦光功率足夠強(qiáng)，生成的Stokes光又激起第二級(jí)，乃至更高級(jí)次的Stokes光，從而形成級(jí)聯(lián)受激Raman散射。通過(guò)級(jí)聯(lián)的多次Raman頻移可將泵浦光能量轉(zhuǎn)化到所需的波長(zhǎng)。 線形腔RFL采用Bragg光柵作為其諧振腔的反射鏡，參見(jiàn)圖5—47。泵浦源為1060nm波長(zhǎng)摻Y(jié)b3+光纖激光器的輸出功率為4.2W，泵浦高摻雜長(zhǎng)為100m的磷硅光纖，使用兩對(duì)FBG構(gòu)成線形腔，其中輸出端的FBG反射率為30％，其余均為高反，獲得最大輸出功率為1.9W，轉(zhuǎn)換效率為45％，量子效率為62％。

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《光纖傳感器技術(shù)》可供從事光纖、光纖傳感、檢測(cè)、儀器、儀表等理論和應(yīng)用研究的科研人員、工程技術(shù)人員及高等院校師生參考。

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