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绪论 光学测试技术概述1

0.1 光学测试技术的特点1

0.2 光学测试系统的组成2

0.3 光学测试技术的现状3

0.4 光学测试方法的选择5

0.5 光学测试技术的发展方向7

练习与思考题7

本章参考文献7

第1章 光干涉技术8

1.1 光干涉的基础理论8

1.1.1 相干光场的性质8

1.1.2 光的干涉条件10

1.1.3 干涉条纹的对比度11

1.1.4 干涉条纹的形状与间隔14

1.2 双光束干涉技术15

1.2.1 平行平板双光束干涉15

1.2.2 等厚干涉与斐索干涉仪16

1.2.3 泰曼－格林干涉仪17

1.2.4 马赫－曾德尔干涉仪18

1.2.5 数字干涉仪19

1.3 多光束干涉技术25

1.3.1 平行平板的多光束干涉条纹26

1.3.2 法布里珀罗干涉仪28

1.3.3 应用法布里－珀罗干涉仪测光谱线的精细结构29

1.3.4 应用法布里－珀罗干涉仪比较波长30

1.4 剪切干涉技术31

1.4.1 波面剪切的形成31

1.4.2 剪切干涉测量原理32

1.4.3 剪切干涉仪及其应用33

1.5 外差干涉技术35

1.5.1 外差干涉技术的提出35

1.5.2 产生激光外差干涉的途径35

1.5.3 外差干涉测长原理36

1.5.4 激光测振仪37

1.6 全息干涉技术39

1.6.1 全息干涉基本原理40

1.6.2 全息干涉技术及应用40

1.6.3 激光全息干涉测量技术的应用44

1.7 激光散斑干涉技术47

1.7.1 散斑及其形成的原理47

1.7.2 散斑的性质48

1.7.3 散斑照相测量原理50

1.7.4 散斑干涉测量技术51

1.7.5 散斑剪切干涉术58

1.7.6 散斑干涉测量的应用62

练习与思考题64

本章参考文献64

第2章 光衍射技术65

2.1 激光衍射测量理论65

2.1.1 衍射的分类65

2.1.2 菲涅耳衍射66

2.1.3 夫琅禾费衍射70

2.1.4 激光衍射测量技术76

2.2 微光学中的光衍射理论82

2.2.1 标量衍射理论83

2.2.2 矢量衍射理论89

2.3 衍射光学元件99

2.3.1 衍射光栅99

2.3.2 衍射光的控制与效率100

2.3.3 衍射光栅的应用103

2.4 Talbot效应及其应用技术106

2.4.1 Talbot效应原理106

2.4.2 Talbot效应的应用114

2.5 莫尔条纹技术116

2.5.1 条纹形成原理116

2.5.2 衍射干涉原理117

2.5.3 莫尔条纹的特点118

2.5.4 莫尔条纹光学系统的构成与分类120

2.5.5 莫尔条纹测试技术应用121

练习与思考题127

本章参考文献128

第3章 光调制解调及扫描技术129

3.1 光调制技术129

3.2 常用光调制技术132

3.2.1 光强度的空间调制技术132

3.2.2 光强度的时间调制技术134

3.2.3 光的频率调制技术140

3.2.4 光的相位调制技术149

3.2.5 光的偏振态调制技术152

3.3 调制信号的解调技术154

3.3.1 调幅信号的解调154

3.3.2 调相信号的解调与相敏检波155

3.4 光扫描技术156

3.4.1 光扫描技术原理156

3.4.2 光强衍射扫描技术158

3.4.3 相位调制扫描技术159

3.4.4 白光扫描干涉技术162

3.5 激光多普勒技术165

3.5.1 激光多普勒效应166

3.5.2 差动多普勒技术167

3.5.3 激光多普勒测速技术168

练习与思考题176

本章参考文献176

第4章 光纤传感技术178

4.1 光纤原理与结构178

4.1.1 光纤结构原理178

4.1.2 光纤模式与传输179

4.1.3 光纤中的偏振185

4.2 光纤传感的概念与类别187

4.2.1 光纤传感的定义及特点187

4.2.2 光纤传感系统的组成187

4.2.3 光纤传感系统的分类190

4.2.4 调制原理分类191

4.3 强度调制型光纤传感技术193

4.3.1 介质的吸收特性193

4.3.2 透射式强度调制型光纤传感技术194

4.3.3 光波模式强度调制型光纤传感技术194

4.3.4 光吸收型强度调制光纤传感技术195

4.4 波长调制型光纤传感技术196

4.4.1 黑体辐射波长调制技术196

4.4.2 荧光波长调制技术197

4.5 相位调制型光纤传感技术198

4.6 偏振态调制型光纤传感技术200

4.6.1 磁光效应200

4.6.2 磁光调制技术201

4.6.3 溶液旋光性201

4.7 传光型光纤传感技术202

4.7.1 光纤微弯传感技术202

4.7.2 光纤辐射传感技术204

4.8 干涉型光纤传感技术205

4.8.1 光纤迈克耳孙干涉仪206

4.8.2 光纤马赫－曾德尔（Mach-Zehnder）干涉仪206

4.8.3 光纤萨格纳克干涉仪208

4.8.4 光纤法布里－珀罗干涉仪212

4.9 光纤布拉格光栅传感技术214

4.9.1 光纤布拉格光栅的原理214

4.9.2 光纤布拉格光栅的应变特性215

4.9.3 光纤布拉格光栅的温度传感特性216

4.9.4 光纤光栅传感系统的基本组成218

4.9.5 光纤光栅传感器的敏感性218

4.9.6 光纤光栅温度与应变交叉敏感特性219

4.9.7 光纤光栅传感器的波长解调技术220

4.9.8 光纤光栅传感器应用技术222

4.10 传感器的复用技术224

4.10.1 光纤传感器网络的一般形式224

4.10.2 点传感器的复用技术225

4.10.3 分布式传感技术228

练习与思考题232

本章参考文献232

第5章 光纳米传感与测量技术234

5.1 纳米光学与纳米测量概述234

5.2 倏逝波原理与传感技术235

5.2.1 倏逝波原理235

5.2.2 基于倏逝波的传感技术238

5.3 表面等离子体共振技术240

5.3.1 SPR技术原理240

5.3.2 SPR技术的应用245

5.3.3 SPR传感器的性能251

5.4 近场光学探测技术252

5.4.1 近场光学原理252

5.4.2 光子隧道理论256

5.4.3 近场探测技术258

5.4.4 近场扫描光学显微镜的应用261

5.4.5 其他的纳米级测试方法266

5.5 光纳米传感技术的发展方向275

5.5.1 亚波长光学元件技术275

5.5.2 MOEMS技术276

练习与思考题279

本章参考文献279

附录A 光探测及信号处理技术281

A.1 光信号探测技术281

A.2 模拟电信号调理技术296

A.3 数字信号处理技术307

练习与思考题311

参考文献311