光纖傳感器基礎

前言
第1章 引言
1.1 歷史回顧和展望
1.2 光纖傳感器的分類和應用
1.3 本書各章內(nèi)容提要
參考文獻
第2章 光導纖維基礎
2.1 光導纖維簡介
2.1.1 光纖的基本結構和制備
2.1.2 光纖的基本特性
2.1.3 光纖的分類
2.2 階躍折射率光纖的電磁場理論
2.2.1 圓柱坐標系的麥克斯韋方程
2.2.2 邊界條件和本征值方程
2.2.3 弱導近似、混合模和線偏振模
2.2.4 場分布和偏振特性
2.2.5 多模光纖和包層模
2.2.6 光脈沖在光纖中的傳輸
2.3 梯度折射率光纖的基本理論
2.3.1 非均勻介質(zhì)中的射線方程
2.3.2 梯度折射率光纖的射線光學
2.3.3 梯度折射率光纖的波動光學
2.3.4 梯度折射率透鏡的基本特性
2.4 特種光纖
2.4.1 稀土摻雜光纖和雙包層光纖
2.4.2 保偏光纖
2.4.3 光子晶體光纖和微結構光纖
習題
參考文獻
第3章 光纖敏感性和光纖器件
3.1 光纖對所處物理條件的敏感性
3.1.1 光纖對軸向應變的敏感性
3.1.2 光纖對側向壓力的敏感性
3.1.3 光纖彎曲導致的雙折射
3.1.4 光纖扭轉(zhuǎn)導致的偏振模交叉耦合和偏振旋轉(zhuǎn)
3.1.5 光纖彎曲損耗
3.1.6 光纖中的機械振動和波
3.1.7 光纖的溫度敏感性
3.2 光纖耦合器
3.2.1 22光纖耦合器的結構和制備
3.2.2 光纖耦合器的基本特性和理論分析
3.2.3 ⅣⅣ和Ⅳ星型光纖耦合器
3.2.4 軸向模式耦合和錐形光纖
3.3 基于耦合器的光纖環(huán)路器件
3.3.1 光纖薩格納克環(huán)
3.3.2 光纖單向環(huán)
3.3.3 光纖馬赫-曾德爾干涉儀和邁克耳孫干涉儀
3.3.4 基于33耦合器的光纖環(huán)路器件
3.4 光纖的偏振特性
3.4.1 光纖中偏振態(tài)的演變
3.4.2 偏振模色散的基本特性
3.4.3 自旋光纖和圓雙折射光纖
3.4.4 法拉第旋轉(zhuǎn)和旋光效應
3.5 光纖偏振器件
3.5.1 光纖偏振器
3.5.2 光纖偏振控制器
3.5.3 光纖退偏器和擾偏器
3.5.4 光纖光隔離器和環(huán)行器
習題
參考文獻
第4章 光纖光柵和相關器件
4.1 光纖光柵簡介
4.1.1 光纖光柵的基本結構和原理
4.1.2 光纖的光敏性
4.1.3 光纖光柵的制備和分類
4.2 光纖光柵理論
4.2.1 均勻光纖布拉格光柵理論
4.2.2 長周期光纖光柵理論
4.2.3 非均勻光纖光柵基本理論
4.2.4 光纖光柵的逆工程設計
4.2.5 光纖光柵的切趾
4.3 特種光纖光柵器件
4.3.1 多段結構光纖布拉格光柵
4.3.2 啁啾光纖布拉格光柵
4.3.3 傾斜光纖布拉格光柵
4.3.4 保偏光纖光柵
4.3.5 纖內(nèi)干涉儀和聲光可調(diào)諧濾波器
4.4 光纖光柵的敏感性和光纖光柵傳感器
4.4.1 光纖光柵的敏感性
4.4.2 光纖光柵的調(diào)諧
4.4.3 光纖光柵器件的封裝
4.4.4 光纖光柵傳感系統(tǒng)及其應用
習題
參考文獻
第5章 分布式光纖傳感器
5.1 光纖中的光散射
5.1.1 彈性光散射
5.1.2 非彈性光散射
5.1.3 受激拉曼散射和受激布里淵散射
5.2 基于瑞利散射的分布式光纖傳感器
5.2.1 光時域反射儀
5.2.2 偏振光時域反射儀
5.2.3 相干光時域反射儀和相敏光時域反射儀
5.2.4 光頻域反射儀
5.3 基于拉曼散射的分布式傳感器
5.3.1 光纖中的拉曼散射
5.3.2 分布式拉曼溫度傳感器
5.3.3 頻域拉曼溫度傳感器
5.4 基于布里淵散射的分布式光纖傳感器
5.4.1 光纖中的布里淵散射
5.4.2 布里淵光時域反射儀
5.4.3 布里淵光時域分析儀
5.4.4 布里淵頻域分析儀
5.5 基于光纖干涉儀的分布式傳感器
5.5.1 干涉型光纖傳感器的結構和特性
5.5.2 分布式光纖傳感系統(tǒng)中的低相干技術
5.5.3 基于多模光纖中散斑效應和模式耦合的傳感器
習題
參考文獻
第6章 特種用途光纖傳感器
6.1 光纖陀螺儀
6.1.1 干涉型光纖陀螺儀
6.1.2 光纖布里淵激光陀螺儀
6.1.3 諧振型光纖陀螺儀
6.2 光纖水聽器
6.2.1 光纖水聽器基本結構
6.2.2 聲傳感器陣列和復用
6.2.3 低噪聲激光光源
6.3 光纖法拉第傳感器
6.3.1 光纖中的法拉第效應
6.3.2 基于法拉第效應的電流傳感器
6.3.3 法拉第磁場傳感器
6.4 基于表面等離子體效應的光纖傳感器
6.4.1 表面等離子體效應
6.4.2 基于表面等離子激元波的傳感器
習題
參考文獻
第7章 非本征光纖法布里-珀羅干涉儀傳感器
7.1 非本征光纖F-P傳感器的結構和基本原理
7.1.1 光纖F-P器件的基本結構
7.1.2 F-P干涉儀的基本特性
7.2 高斯光束F-P干涉儀的理論
7.2.1 基本模型和理論分析
7.2.2 斐索干涉儀近似-
7.3 光纖F-P傳感器的基本特性和性能
7.3.1 非本征光纖F-P傳感器的靈敏度
7.3.2 測量傳感的線性范圍和動態(tài)范圍
7.3.3 光纖F-P傳感器的解調(diào)和穩(wěn)定性
7.3.4 光纖F-P傳感器的頻率響應
7.4 光纖F-P傳感器的應用及相關技術問題
7.4.1 聲源的定位
7.4.2 在原子力顯微鏡中的應用
7.4.3 光纖F-P傳感器的應用實例
習題
參考文獻
附錄A 數(shù)學公式
A.1 貝塞爾方程和貝塞爾函數(shù)
A.2 龍格-庫塔方法
A.3 階線性微分方程
A.4 里卡蒂方程
A.5 艾里方程和艾里函數(shù)
附錄B 彈性力學基礎
B.1 應變、應力和胡克定律
B.2 坐標系之間的變換
B.3 平面形變問題
B.4 板和桿的應力平衡
B.5 彈光效應
B.6 各向同性介質(zhì)內(nèi)的彈性波
附錄C 偏振光學基礎
C.1 偏振光和瓊斯矢量
C.2 斯托克斯矢量和龐加萊球
C.3 各向異性介質(zhì)光學
C.4 瓊斯矩陣和米勒矩陣
C.5 瓊斯矢量和斯托克斯矢量的測量
附錄D 相關材料和器件的性能參數(shù)
D.1 光纖連接器
D.2 材料器件參數(shù)表
索引
后記