光学测试技术PDF电子书下载

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