光纤干涉仪:原理与应用

光纤干涉仪:原理与应用
作 者: 廖延彪 黎敏 匡武
出版社: 清华大学出版社
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作者简介

  廖延彪,毕业于武汉大学物理专业,清华大学电子工程系教授,博士生导师。从事光纤传输和传感方面教学和研究工作30余年;承担多项国家重大攻关项目、国家''863"重大项目、国家基金、航天基金和国防基金;发表论文200余篇.己出版《物理光学》、《光纤光学》、《偏振光学》、《光学原理与应用〉、《光纤传感技术与应用》等著作,参与编写《光学手册》、《光子学—技术与应用》、《现代仪器仪表技术与设计》等大型工具图书。廖延彪教授及其所在的清华大学光纤传感研究室的研究内容涉及强度型、干涉型、偏振型以及波长型等各类传感器的基本理论及其关键技术。应用范围涉及电力行业的电流、电压、温度;石油化工行业的液位、温度、压力、水声、流量等参量的测量等。在2014年第八届中国光纤传感学术会议暨产业化论坛上,被组委会授予“终身成就奖”。

内容简介

本书从光的波动理论和相干性出发,在阐述光纤中偏振光的传输与控制、光纤干涉仪的光学特性基础上,系统讨论了光纤干涉仪的信号处理技术,针对性地剖析了光纤干涉仪的典型案例。

图书目录

第1章光的干涉

1.1光波的叠加

1.1.1概述

1.1.2获得相干光的方法

1.1.3两平面光波的叠加

1.2分振幅的双光束干涉

1.2.1等倾干涉

1.2.2平行平板的多光束干涉

1.3低相干光源干涉术

1.4光的相干性

1.4.1概述

1.4.2相干时间和相干长度

1.4.3相干时间和谱线宽度

1.4.4互相干函数和复相干度

1.4.5光源的相干时间与相干长度

1.4.6空间相干性

1.4.7部分相干光的干涉特性

1.4.8激光的相干性

1.5典型多光束干涉仪——法布里-珀罗干涉仪

1.5.1干涉仪的结构

1.5.2干涉仪的性能参数

第2章光纤中偏振光的传输与控制

2.1引言

2.2均匀折射率光纤的波动理论

2.2.1麦克斯韦方程组与波动方程

2.2.2矢量模式

2.2.3线偏振模与标量法

2.2.4二层均匀光纤

2.3光纤中的偏振光传输与控制

2.3.1单模光纤的偏振特性

2.3.2弱导光纤的微扰耦合模理论

2.3.3光纤中双折射的微扰耦合模理论分析

2.3.4单模光纤偏振特性的庞加莱球描述

2.3.5扭光纤以及旋光纤的偏振特性

2.4光纤的琼斯矩阵与光的偏振扰动

2.4.1光纤中偏振光波的传输矩阵

2.4.2挤压、扭转引起的偏振特性变化

2.4.3温度效应对偏振态的影响

2.5光纤中的偏振控制与器件

2.5.1保偏光纤、偏振光纤与保圆光纤

2.5.2光纤偏振器件

参考文献

第3章光纤干涉仪的类型与光学特性

3.1光纤干涉仪——相位调制型光纤传感器

3.2双光束干涉仪

3.2.1马赫曾德尔干涉仪

3.2.2迈克耳孙光纤干涉仪

3.2.3赛格纳克光纤干涉仪

3.3光纤F-P干涉仪——双光束与多光束干涉

3.3.1引言

3.3.2基本原理

3.3.3分类及特点

3.3.4短腔F-P结构的共振模式与增强

3.3.5光纤F-P传感器的信号解调

3.4多光束干涉仪——光纤环形腔干涉仪

3.5光纤白光干涉仪

3.5.1原理及特性

3.5.2优点和困难

3.5.3基于光纤白光干涉法的应变、温度测量技术

3.6光纤偏振干涉仪

3.7光纤长程干涉仪

3.7.1MZ干涉仪事件监测的原理

3.7.2采用时延估计进行事件定位的原理

3.8外界压力对光纤的相位调制

3.9温度对光纤的相位调制

参考文献

第4章光纤干涉仪的信号处理

4.1概述

4.2双光束光纤干涉仪的信号处理

4.2.1激光干涉相对测量方法

4.2.2光纤宽谱干涉仪绝对测量

4.3多光束光纤干涉仪信号处理

4.3.1绝对测量

4.3.2相对测量

4.4长程光纤干涉仪信号处理

4.4.1Φ-OTDR

4.4.2OFDR

4.5光源光谱的影响

4.5.1激光光源

4.5.2宽谱光源

4.6光纤传感器中的光电转换

4.6.1单路探测结构

4.6.2双路平衡探测

参考文献

第5章光纤干涉仪的典型应用

5.1光纤水声传感器

5.1.1光纤水听器传感单元设计与制备

5.1.2复合结构光纤水听器的相移灵敏度

5.1.3光纤水声传感器的光源与噪声

5.2光纤矢量/加速度传感器

5.2.1膜片式加速度传感器

5.2.2基于顺变柱体的干涉型光纤加速度传感器

5.2.3水听器矢量性的生成和分析

5.2.4光纤矢量水听器(声压梯度传感器)的基本结构

5.3光纤转动传感器(陀螺)

5.3.1干涉型光纤陀螺

5.3.2谐振型光纤陀螺

5.4光纤氢气传感器

5.4.1白光菲佐干涉型光纤氢气传感器

5.4.2基于相关原理的腔长解调与氢气传感

5.5长周期光栅MZ干涉型折射率传感器

5.5.1长周期光栅MZ干涉仪原理

5.5.2LPG-MZ干涉折射率传感

参考文献