光学调频连续波干涉技术

目录

第1章光学调频连续波干涉介绍1

1-1发展历史2

1-2光学FMCW干涉及其特性4

第2章光学调频连续波干涉原理7

2-1物理光学概述7

2-2光学FMCW干涉15

2-2-1锯齿波光学FMCW干涉19

2-2-2三角波光学FMCW干涉25

2-2-3正弦波光学FMCW干涉29

2-3多光束光学FMCW干涉33

2-4多波长光学FMCW干涉35

第3章光学调频连续波干涉的光源39

3-1光源介绍39

3-2激光原理40

3-2-1发光物质中的能级40

3-2-2光吸收和光发射41

3-2-3激活介质和粒子数反转43

3-2-4光学谐振器和激光模式46

3-2-5频率调制50

3-3半导体激光器（激光二极管）55

3-3-1半导体中的能带55

3-3-2半导体中光的吸收和辐射58

3-3-3半导体激光器的激活介质和粒子数反转59

3-3-4半导体激光器的光谐振和模式66

3-3-5半导体激光器的频率调制68

3-3-6半导体激光器的驱动电路71

3-3-7激光器噪声、频率漂移和反馈光效应72

第4章光学调频连续波干涉探测器75

4-1光学探测器简介75

4-2半导体光电二极管77

4-2-1PN型光电二极管78

4-2-2PIN型光电二极管81

4-2-3雪崩光电二极管（APD）82

4-3光电二极管偏置和信号放大84

4-4探测过程中的噪声87

第5章光学调频连续波干涉相干理论89

5-1光源频率带宽的影响89

5-2光学FMCW波的相干性94

5-3光源相位噪声的影响96

第6章光学调频连续波干涉仪99

6-1光学FMCW干涉仪的结构99

6-2迈克尔逊FMCW干涉仪103

6-3马赫泽德FMCW干涉仪106

6-4法布里珀罗FMCW干涉仪107

第7章光纤调频连续波干涉仪108

7-1光纤简介108

7-1-1单模光纤112

7-1-2双折射光纤113

7-2光纤器件简介116

7-2-1光纤定向耦合器117

7-2-2光纤偏振器120

7-2-3光纤偏振控制器122

7-2-4光纤连接器123

7-2-5光纤对接126

7-3光纤迈克尔逊FMCW干涉仪128

7-4光纤马赫泽德FMCW干涉仪130

7-5光纤法布里珀罗FMCW干涉仪132

第8章多路复用光纤FMCW干涉仪134

8-1频分复用光纤FMCW干涉仪134

8-2时分复用光纤FMCW干涉仪137

8-3时频复用光纤FMCW干涉仪139

8-4相干复用光纤FMCW干涉仪140

第9章光纤调频连续波干涉传感器143

9-1光纤传感器简介143

9-2光纤FMCW干涉位移传感器145

9-2-1反射式单模光纤FMCW位移传感器145

9-2-2多路反射式单模光纤FMCW位移传感器148

9-3光纤FMCW干涉应变传感器165

9-3-1双折射光纤在拉伸力下的属性165

9-3-2双折射光纤FMCW应变传感器168

9-3-3反射式双折射光纤FMCW应变传感器172

9-4光纤FMCW干涉应力传感器176

9-4-1双折射光纤在垂直力作用下的表现176

9-4-2透射分布式双折射光纤FMCW应力传感器178

9-4-3反射分布式双折射光纤FMCW应力传感器180

9-5光纤FMCW干涉温度传感器183

9-5-1反射式单模光纤FMCW温度传感器183

9-5-2多路反射式单模光纤FMCW温度传感器185

9-6光纤FMCW干涉旋转传感器（陀螺仪）185

9-6-1光纤陀螺仪的原理186

9-6-2单模光纤FMCW陀螺仪194

9-6-3差分单模光纤FMCW陀螺仪196

9-6-4双折射光纤FMCW陀螺仪197

9-6-5差分双折射光纤FMCW陀螺仪199

第10章光学调频连续波干涉信号处理203

10-1频率测量204

10-1-1时间固定周期计数法204

10-1-2数值固定周期计数法206

10-1-3脉冲填充法208

10-2相位测量209

10-2-1脉冲填充法210

10-2-2锁相环法211

10-2-3数字信号处理法212

参考文献213