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第1章 光纤技术基础1

1.1 光纤的基本特性1

1.1.1 均匀折射率光纤中光线的传播与数值孔径2

1.1.2 光纤的弯曲3

1.1.3 光纤端面的倾斜效应4

1.1.4 圆锥形光纤5

1.1.5 光纤的损耗6

1.1.6 光纤的色散8

1.2 常用光纤器件8

1.2.1 光纤定向耦合器、环形器与WDM9

1.2.2 光纤偏振器件——PM控制器、起偏器与消偏器、扰偏器和光隔离器17

1.2.3 全光开关25

1.2.4 光纤光栅与光纤滤波器27

1.2.5.光调制器34

1.2.6 掺杂光纤激光器37

1.2.7 大功率光纤激光器与包层泵浦技术42

1.2.8 光纤放大器45

1.3 小结48

习题与思考49

第2章 强度调制型光纤传感器50

2.1 强度调制传感原理50

2.1.1 反射式强度调制50

2.1.2 透射式强度调制52

2.1.3 光纤模式功率分布强度调制54

2.1.4 折射率强度调制55

2.1.5 光吸收系数调制57

2.2 强度调制型光纤传感器的补偿技术57

2.2.1 光源负反馈稳定法57

2.2.2 双波长补偿法58

2.2.3 旁路光纤监测法59

2.2.4 光桥平衡补偿法60

2.2.5 神经网络补偿法62

2.3 强度调制型光纤传感器的类型及应用实例63

2.3.1 光纤微弯传感器63

2.3.2 光纤温度传感器66

2.4 强度调制型光纤传感器的研究与发展方向69

习题与思考69

第3章 相位调制型光纤传感器70

3.1 相位调制型光纤传感器原理70

3.1.1 应力应变效应70

3.1.2 温度应变效应73

3.2 光纤干涉仪的类型74

3.2.1 Mach-Zehnder和Michelson光纤干涉仪74

3.2.2 Sagnac光纤干涉仪75

3.2.3 光纤Fabry-Perot干涉仪79

3.2.4 光纤环形腔干涉仪79

3.2.5 相位压缩原理与微分干涉仪81

3.2.6 白光干涉型光纤传感器83

3.3 相位调制型光传感器的信号解调技术87

3.3.1 干涉仪的信号解调87

3.3.2 光纤锁相环方法90

3.3.3 相位生成载波（PGC）解调方案92

3.4 光纤干涉仪的传感应用实例93

3.4.1 振动传感器94

3.4.2 磁场传感器96

3.4.3 电流传感器97

3.5 相位调制型光纤传感器的发展102

习题与思考102

第4章 波长调制型光纤传感器103

4.1 波长调制传感原理103

4.2 光纤布拉格光栅传感器103

4.2.1 光纤布拉格光栅传感模型103

4.2.2 光纤光栅增敏与去敏设计109

4.2.3 光纤布拉格光栅在光纤传感领域中的典型应用113

4.3 光纤SPR传感器114

4.3.1 SPR原理与理论模型114

4.3.2 光纤SPR传感器及其应用116

4.4 光声光谱微量气体检测技术121

4.4.1 光声光谱原理121

4.4.2 光声气室的设计与优化122

4.4.3 微量气体的光声光谱法高精度检测实例126

4.5 光纤荧光温度传感器127

4.6 光纤黑体（高温）温度计131

习题与思考132

第5章 偏振态调制型光纤传感器133

5.1 偏振态调制传感原理133

5.1.1 泡克耳斯效应133

5.1.2 克尔效应134

5.1.3 法拉第效应135

5.1.4 弹光效应136

5.2 偏振调制光纤传感器类型及应用实例137

5.2.1 光纤电流传感器137

5.2.2 BSO晶体光纤电场传感器139

5.2.3 医用体压计140

5.2.4 动脉光纤血流计142

5.2.5 光纤偏振干涉仪143

习题与思考143

第6章 分布式光纤传感器145

6.1 引言145

6.2 时域分布式光纤传感器的工作机理147

6.2.1 光纤中的背向散射光分析147

6.2.2 OTDR技术147

6.2.3 瑞利散射型分布式光纤传感技术148

6.2.4 基于拉曼散射的分布式光纤传感技术149

6.2.5 布里渊散射型分布式光纤传感技术149

6.2.6 拉曼型、布里渊型和偏振模式耦合型分布式温度传感方法比较152

6.2.7 FBG和BOTDR性能比较152

6.3 其他（准）分布式光纤传感器153

6.3.1 光纤F_P传感器154

6.3.2 基于干涉技术的分布式光纤传感器157

6.4 分布式光纤传感器的应用158

6.5 小结160

习题与思考160

第7章 光传感器网络技术161

7.1 概述161

7.1.1 可用于构成光传感网的光纤传感器161

7.1.2 成网技术165

7.2 光纤光栅传感网络169

7.3 基于干涉型光纤传感器的光纤传感网174

7.3.1 大规模干涉型光纤传感网络的基本结构174

7.3.2 超大容量干涉型光纤传感网络的信号处理方法176

7.3.3 超大容量干涉型光纤传感网络的偏振诱导信号衰落及其控制方法176

7.3.4 长距离复合复用网络结构中的光放大机理及极限性能178

习题与思考179

第8章 新材料光纤传感器及其应用技术180

8.1 光子晶体光纤及其在传感中的应用180

8.1.1 光子晶体光纤180

8.1.2 光子晶体光纤传感器184

8.1.3 PCF小结187

8.2 聚合物光纤及其传感应用187

8.2.1 聚合物光纤材料及类型188

8.2.2 多模聚合物光纤传感器及其应用193

8.2.3 单模聚合物光纤传感器及其应用198

8.3 小结203

习题与思考204

第9章 纳米光纤与传感器205

9.1 纳米光纤205

9.1.1 纳米光纤的典型特征——极高的倏逝场能量206

9.1.2 纳米光纤的制造与操作206

9.2 纳米光纤中的光传输208

9.2.1 传输方程与精确解208

9.2.2 传输损耗209

9.2.3 纳米光纤的色散与超连续谱210

9.3 纳米光纤的典型应用211

9.3.1 纳米光纤传感器211

9.3.2 非线性光学器件213

9.3.3 纳米光纤耦合器213

9.3.4 原子捕获与导向214

9.4 纳米光纤传感的发展前景216

习题与思考217

参考文献218

附录1符号表220

附录2缩写词汇表222