分立式光纖傳感技術(shù)與系統(tǒng)

內(nèi)容概要

　　分立式光纖傳感利用有限個獨立的光纖傳感單元實現(xiàn)單點或多點位置 的待測量測量，具有靈敏度 高、測量位置準(zhǔn)確等獨特優(yōu)點。《分立式光纖傳感技術(shù)與系統(tǒng)》系統(tǒng)介紹了分立式光纖傳感技術(shù)，內(nèi)容包括光纖基本概念；光纖 傳感用光源；光纖傳感中的光電接收器件：光纖耦合器等光纖器件的原理、結(jié)構(gòu)、特性；光纖光柵傳 感原理和解調(diào)系統(tǒng)；光纖法珀傳感原理和解調(diào)系統(tǒng)；光纖sagnac干涉?zhèn)鞲?器；光纖OcT檢測系統(tǒng)及 功能化ocT；光子晶體光纖傳感器：光纖傳感技術(shù)的工程應(yīng)用。每章后面均 附有本章的參考文獻(xiàn)，以 便讀者查詢。《分立式光纖傳感技術(shù)與系統(tǒng)》內(nèi)容全面，凝練了較新研究成果，并注重理論和工程實際相結(jié)合，適用性強(qiáng)，可供從事光纖 傳感技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域的科技工作者參考，也可作為光電專業(yè)師生的教材和 參考讀物。

作者簡介

博士，教授，博士生導(dǎo)師。國家973計劃首席科學(xué)家，1982年本科畢業(yè)于天津大學(xué)精儀系光學(xué)儀器專業(yè)并留校任教，1987年獲工學(xué)碩士學(xué)位，1999年獲工學(xué)博士學(xué)位。天津大學(xué)光學(xué)工程國家重點學(xué)科學(xué)術(shù)帶頭人，長期從事光纖傳感技術(shù)、光電檢測技術(shù)等領(lǐng)域的研究和教學(xué)工作，主持了一批包括國家973計劃、國家自然科學(xué)基金儀器專項在內(nèi)的國家級、省部級基金和國家工程項目。作為第一完成人獲得教育部科技進(jìn)步一等獎、中國儀器儀表學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎一等獎各1項。此外還獲省部級自然科學(xué)二等獎2項，省部級科技進(jìn)步二等獎2項。中國專利優(yōu)秀獎和天津市專利金獎各1項，已獲授權(quán)國家發(fā)明專利15項。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文206篇。作為主編出版專著4部?，F(xiàn)任光電信息技術(shù)教育部重點實驗室主任、全國儀器儀表學(xué)會光機(jī)電集成分會理事長、全國光學(xué)學(xué)會光電技術(shù)專業(yè)委員會副主任等。博士，副教授，2004年在天津大學(xué)光學(xué)工程專業(yè)獲工學(xué)博士學(xué)位，2001年獲工學(xué)碩士學(xué)位。1998年獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位。2004年至2006年天津大學(xué)儀器科學(xué)與技術(shù)專業(yè)博士后，2006年留校任教，2007年至2008年美國堪薩斯大學(xué)電子工程與計算科學(xué)系博士后。近年來主要在光纖傳感和光電檢測領(lǐng)域從事研究工作，主持或參與了國家973計劃課題，國家自然科學(xué)基金項目等20余項課題。獲省部級科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎2項，省部級自然科學(xué)二等獎1項，省部級科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎和技術(shù)發(fā)明三等獎各1項，中國專利優(yōu)秀獎和天津市專利金獎各1項。金國藩青年學(xué)子獎。獲美國授權(quán)發(fā)明專利1項，中國授權(quán)發(fā)明專利14項，在國內(nèi)外期刊和國際會議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文89篇。

書籍目錄

目    錄第1章  光纖的基本理論 11.1  光纖的結(jié)構(gòu) 11.2  光在光纖中傳輸?shù)碾姶欧匠?31.2.1  光纖傳光的基本原理 31.2.2  光在階躍光纖中的傳播 31.2.3  光在漸變光纖中的傳播 41.2.4  光纖中的模式傳播 51.2.5  階躍折射率光纖的標(biāo)量分析 61.2.6  階躍折射率光纖的矢量分析 81.3  光纖的特性 111.3.1  損耗 121.3.2  色散 161.3.3  非線性效應(yīng) 201.4  光纖的分類 211.4.1  石英光纖 211.4.2  塑料光纖 23參考文獻(xiàn) 29第2章  光纖傳感用光源 312.1  光纖傳感光源的種類及特性參數(shù) 312.1.1  光源的分類 312.1.2  光源的特性參數(shù) 322.2  LED光源 332.2.1  LED的工作原理 342.2.2  LED的結(jié)構(gòu) 352.2.3  LED的特性 362.3  SLD光源 382.3.1  SLD的工作原理 382.3.2  SLD的結(jié)構(gòu) 392.3.3  SLD的特性 422.4  DFB光源 442.4.1  DFB激光器的結(jié)構(gòu)和工作原理 442.4.2  DFB激光器的基本結(jié)構(gòu) 452.4.3  DFB激光器的特性 452.5  ASE光源 482.5.1  ASE的工作原理 492.5.2  ASE光源的結(jié)構(gòu) 492.5.3  ASE光源的特性 512.6  窄線寬頻掃光源 512.6.1  工作原理 512.6.2  基本結(jié)構(gòu) 532.6.3  窄線寬頻掃光源的特性 55參考文獻(xiàn) 55第3章  光電探測器 573.1  光電探測器概述 573.1.1  光電效應(yīng) 573.1.2  光電探測器的性能參數(shù) 593.2  光電探測器的分類及其特性參數(shù) 643.2.1  PIN探測器 643.2.2  APD探測器 713.2.3  InGaAs探測器陣列 783.2.4  CCD陣列 84參考文獻(xiàn) 91第4章  光纖器件 934.1  光纖器件概述 934.1.1  光纖器件的基本參數(shù) 934.1.2  光纖器件的基本結(jié)構(gòu) 934.2  光纖耦合器 944.2.1  光纖耦合器的定義和分類 944.2.2  光纖耦合器的基本原理與結(jié)構(gòu) 944.2.3  光纖耦合器的性能參數(shù) 954.2.4  幾種典型光纖耦合器的結(jié)構(gòu)及原理 964.3  光隔離器 1024.3.1  光隔離器的原理 1024.3.2  光隔離器的特性 1034.3.3  幾種光隔離器 1054.4  光環(huán)行器 1074.4.1  光環(huán)行器的原理 1074.4.2  光環(huán)行器的特性 1074.4.3  光環(huán)行器的結(jié)構(gòu)和工作原理 1084.4.4  光環(huán)行器在光分插復(fù)用器中的應(yīng)用 1094.5  光纖衰減器 1114.5.1  光纖衰減器的分類 1114.5.2  光衰減器的性能 1134.6  光纖起偏器 1144.6.1  光纖起偏器概述 1144.6.2  保偏光纖起偏器 1144.6.3  偏振控制器 1164.7  光開關(guān) 1174.7.1  光開關(guān)的性能參數(shù) 1174.7.2  光開關(guān)的種類 1174.7.3  各種光開關(guān)技術(shù) 1194.8  光纖放大器 1234.8.1  摻鉺光纖放大器 1244.8.2  其他光纖放大器 1284.8.3  幾種光纖放大器的比較 1294.9  光纖延遲線 1294.9.1  光纖延遲線的基本原理 1304.9.2  光纖延遲線的性能特點 1314.9.3  光纖延遲線的應(yīng)用 131參考文獻(xiàn) 134第5章  光纖光柵傳感技術(shù) 1355.1  光纖光柵概述 1355.2  光纖的光敏性 1365.2.1  硅基光纖的光敏性 1365.2.2  光纖的光敏性機(jī)理 1395.2.3  光纖光敏性的增強(qiáng)以及光纖光柵的壽命周期 1425.3  光纖Bragg光柵模式理論 1435.3.1  模式耦合理論 1445.3.2  包層模耦合和輻射模耦合 1465.3.3  光纖光柵的非線性效應(yīng) 1475.4  光纖Bragg光柵制作 1485.4.1  內(nèi)部寫入法 1485.4.2  全息干涉法 1485.4.3  分波前干涉法 1495.4.4  相位掩模法 1495.4.5  在線成柵法 1505.4.6  直接寫入法 1515.4.7  聚焦離子束寫入 1515.5  長周期光纖光柵的模式理論 1515.5.1  耦合模理論 1515.5.2  級聯(lián)LPG 1525.6  LPG的制作 1535.6.1  逐點寫入法 1535.6.2  振幅掩模法 1545.6.3  腐蝕刻槽法 1555.7  光纖光柵傳感原理 1555.7.1  光纖Bragg光柵傳感原理 1565.7.2  長周期光纖光柵傳感原理 1605.7.3  光纖光柵的封裝 1615.8  光纖光柵解調(diào)系統(tǒng) 1625.8.1  邊緣濾波法 1625.8.2  可調(diào)諧濾波器法 1635.8.3  干涉掃描法 1675.8.4  雙腔干涉掃描法 1705.8.5  小結(jié) 172參考文獻(xiàn) 172第6章  光纖法-珀傳感技術(shù) 1756.1  光纖法-珀傳感器概述及主要應(yīng)用 1756.1.1  光纖法-珀傳感器概述 1756.1.2  光纖法-珀傳感器的主要應(yīng)用 1766.2  光纖法-珀干涉儀理論 1766.2.1  平行平面板的多光束干涉 1766.2.2  F-P干涉儀研究光譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu) 1806.2.3  F-P干涉儀的雙光束近似 1816.3  本征型光纖法-珀傳感器 1826.3.1  本征型光纖法-珀傳感器概述 1826.3.2  IFPI傳感器的常見結(jié)構(gòu) 1836.3.3  光纖IFPI傳感頭的制作 1846.4  非本征型光纖法-珀傳感器 1856.4.1  非本征型光纖法-珀傳感器概述 1856.4.2  非本征型光纖法-珀（EFPI）傳感器的傳感原理及常見結(jié)構(gòu) 1876.4.3  膜片式微型EFPI光纖壓力傳感器 1886.5  光纖法-珀傳感解調(diào)系統(tǒng) 1936.5.1  強(qiáng)度解調(diào)法 1936.5.2  相位解調(diào) 1996.5.3  時間掃描型低相干干涉解調(diào) 2096.5.4  空間掃描型低相干干涉解調(diào) 216參考文獻(xiàn) 221第7章  光纖Sagnac干涉儀傳感技術(shù) 2257.1  Sagnac效應(yīng) 2257.2  光纖陀螺儀的基本原理 2267.3  光纖環(huán)的繞制工藝和質(zhì)量檢測系統(tǒng) 2297.3.1  光纖環(huán)溫度漂移效應(yīng)和繞制工藝 2297.3.2  零漂檢測和Allan方差 2327.3.3  偏振串?dāng)_檢測系統(tǒng) 2347.3.4  光纖環(huán)瞬態(tài)特性檢測系統(tǒng) 2377.4  保偏光纖陀螺系統(tǒng) 2457.5  消偏光纖陀螺系統(tǒng) 2467.6  全光纖電流互感器 2487.7  光纖水聽器 250參考文獻(xiàn) 251第8章  光纖OCT檢測技術(shù) 2538.1  OCT的發(fā)展 2538.2  OCT層析原理 2558.2.1  OCT理論分析 2558.2.2  生物組織的光學(xué)特性 2568.2.3  光源 2578.3  時域OCT 2598.3.1  OCT掃描裝置 2598.3.2  雙光束OCT 2618.3.3  光學(xué)外差探測 2628.4  OCT信號特性 2628.4.1  探測深度 2628.4.2  敏感度 2638.4.3  散斑 2648.4.4  OCT系統(tǒng)的分辨率 2658.4.5  系統(tǒng)色散 2668.5  頻域法光纖OCT 2668.5.1  光譜OCT 2668.5.2  復(fù)譜頻域OCT 2688.5.3  頻域OCT相關(guān)參數(shù) 2688.5.4  頻域OCT系統(tǒng)的成像速度分析 2698.5.5  頻域OCT與時域OCT之間的聯(lián)系與區(qū)別 2708.6  OCT技術(shù)的特點 2718.7  功能OCT 2718.7.1  偏振OCT 2728.7.2  多普勒OCT 2748.8  OCT的應(yīng)用 2758.8.1  光學(xué)相干層析成像技術(shù)在生物組織測量中的應(yīng)用 2768.8.2  光學(xué)相干層析成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 2778.8.3  OCT在珍珠行業(yè)的應(yīng)用 278參考文獻(xiàn) 278第9章  光子晶體光纖傳感技術(shù) 2829.1  光子晶體及其應(yīng)用 2829.1.1  光子晶體概述 2829.1.2  光子晶體的特征 2839.1.3  光子晶體的應(yīng)用 2869.2  光子晶體光纖 2869.2.1  光子晶體光纖的概念和分類 2869.2.2  光子晶體光纖的特性 2909.2.3  光子晶體光纖的制作 2929.2.4  液晶填充式光子晶體光纖 2929.3  光子晶體光纖傳感器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3009.4  光子晶體光纖壓力傳感器 3019.4.1  微彎壓力PCF傳感器 3019.4.2  高壓力PCF傳感器 3059.5  光子晶體光纖應(yīng)變傳感器 3089.5.1  光子晶體光纖法布里珀羅干涉?zhèn)鞲衅?3089.5.2  光子晶體光纖法布里-珀羅干涉型高溫應(yīng)變傳感器 3099.6  光子晶體光纖溫度傳感器 3119.6.1  光子晶體光纖F-P溫度與折射率傳感器 3119.6.2  液晶填充光子晶體光纖溫度傳感器 313參考文獻(xiàn) 314第10章  光纖傳感器的工程應(yīng)用 31710.1  大壩光纖傳感監(jiān)測系統(tǒng) 31710.1.1  大壩監(jiān)測的要求 31710.1.2  大壩監(jiān)測的原理及系統(tǒng)組成 31810.1.3  大壩監(jiān)測系統(tǒng)的綜合應(yīng)用 31910.2  動力電纜溫度監(jiān)測系統(tǒng) 32210.2.1  動力電纜溫度監(jiān)測的要求 32210.2.2  動力電纜溫度監(jiān)測的原理及系統(tǒng)組成 32210.2.3  動力電纜溫度監(jiān)測系統(tǒng)的綜合應(yīng)用 32310.3  隧道監(jiān)測系統(tǒng) 32410.3.1  隧道監(jiān)測的要求 32510.3.2  隧道監(jiān)測的原理及系統(tǒng)組成 32510.3.3  隧道監(jiān)測系統(tǒng)的綜合應(yīng)用 32610.4  光學(xué)相干層析成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域的應(yīng)用 32910.4.1   眼科檢查 33010.4.2  光纖OCT齲齒檢測 33710.5  光學(xué)相干層析成像技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用 34410.5.1  工程聚合物材料檢測 34410.5.2  珠寶玉石檢測 345參考文獻(xiàn) 349

編輯推薦

《分立式光纖傳感技術(shù)與系統(tǒng)(精)》(作者劉鐵根、江俊峰、劉琨、孟卓、陳信偉)從光電子技術(shù)的基本原理出發(fā)，系統(tǒng)講解了與光纖傳感有關(guān)的主要知識體系。第1章介紹了光纖的基本概念、理論和制造方法：第2章介紹了常見的光纖傳感用光源的分類、光源特性參數(shù)及選取依據(jù)：第3章介紹了光纖傳感應(yīng)用中的各種光電接收器件；第4章介紹了各種光纖器件的原理、結(jié)構(gòu)、特性參數(shù)和制作工藝；第5章介紹了光纖光柵的原理和制作方法，Bragg光柵和長周期光纖光柵的模式理論，光纖光柵的傳感原理和解調(diào)系統(tǒng)；第6章介紹了光纖法一珀傳感器的結(jié)構(gòu)、制作方法、傳感原理、解調(diào)系統(tǒng)和應(yīng)用：第7章介紹了Sagnac干涉儀傳感器，包括光纖陀螺系統(tǒng)及其檢測系統(tǒng)，光纖電流互感器和水聽器；第8章介紹了光纖OcT檢測系統(tǒng)及各種功能化OcT；第9章介紹了光子晶體光纖的基本知識及光子晶體光纖傳感器的應(yīng)用；第10章介紹了光纖傳感技術(shù)在大壩結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、動力電纜溫度監(jiān)測、隧道監(jiān)測及齲齒檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用。    本書適合從事相關(guān)研究工作的人員參考閱讀。

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