光纤干涉仪:原理与应用
一本系统而深入讨论光纤干涉技术基础理论与关键技术的伴手书,助力感/传一体、超灵敏的光纤干涉仪在多行业突破实用化技术壁垒、规模应用和美好未来。

作者:廖延彪、黎敏、匡武

丛书名:变革性光科学与技术丛书

定价:109元

印次:1-1

ISBN:9787302672111

出版日期:2024.09.01

印刷日期:2024.09.10

图书责编:鲁永芳

图书分类:学术专著

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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。

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”。

前言 现代传感器向着更灵敏、更精确、更小巧和智能化的方向发展,光纤传感器因先天纤巧、灵敏、抗电磁干扰和感/传一体而受到越来越多的青睐,并已在航空航天、国防、海洋、电力工业等多个领域获得规模应用、光纤干涉仪是光纤传感器中最早获得工程应用、灵敏度极高的一个典型代表,但其工程化仍存在诸多技术壁垒,如温漂和稳定性问题。光纤传感技术自20世纪70年代末诞生以来,仅有Eric Udd的Fiber Optic Sensors、法国Herve C.Lefevre的《光纤陀螺仪》,以及国内《新型光纤传感器》《光纤光栅: 原理技术与传感应用》《光纤白光干涉传感技术》等为数不多的专业书籍。其内容或是对光纤传感器的全貌概览,或是针对某一专项传感器的深入讨论,尚未见围绕光纤干涉仪这一大类传感器的专著。光纤干涉仪基于相位调制与解调原理,传感结构复杂、信号处理技术成熟,且已获得广泛应用,作为高精度光纤传感器的代表,其发展空间仍然广阔。因此,从业人员亟需一本系统讲解干涉仪基础理论、信号解调与处理等关键技术的专业导学书。 本书从光的波动理论和相干性出发,在阐释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,系统地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应用案例。本书除涵盖主要光纤干涉仪类型外,新增了短腔FP结构、白光干涉和长程干涉仪; 系统性地分类阐释了双光束干涉仪、多光束干涉仪和长程干涉仪的信号处理方法; 分析了获得广泛商业应用的光纤水声传感器、光纤矢量/加速度传感器、光纤陀螺,以及仍处于研发阶段的光纤氢气传感器和LPGMZ复合折射率传感器等典型光纤干涉仪的应用技术...

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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

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"本书既有清晰的理论体系,又有细致的技术方案,更有生动具体的应用案例详解。作者及其课题组在光纤传感领域深耕近四十年,所选内容为课题组在光纤干涉技术方面大量研究成果和经验总结,具备国际水平,值得大力推荐。
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