第1章 光纤的基本理论 1
1.1光纤的结构 1
1.2光在光纤中传输的电磁方程 3
1.2.1光纤传光的基本原理 3
1.2.2光在阶跃光纤中的传播 3
1.2.3光在渐变光纤中的传播 4
1.2.4光纤中的模式传播 5
1.2.5阶跃折射率光纤的标量分析 6
1.2.6阶跃折射率光纤的矢量分析 8
1.3光纤的特性 11
1.3.1损耗 12
1.3.2色散 16
1.3.3非线性效应 20
1.4光纤的分类 21
1.4.1石英光纤 21
1.4.2塑料光纤 23
参考文献 29
第2章 光纤传感用光源 31
2.1光纤传感光源的种类及特性参数 31
2.1.1光源的分类 31
2.1.2光源的特性参数 32
2.2 LED光源 33
2.2.1 LED的工作原理 34
2.2.2 LED的结构 35
2.2.3 LED的特性 36
2.3 SLD光源 38
2.3.1 SLD的工作原理 38
2.3.2 SLD的结构 39
2.3.3 SLD的特性 42
2.4 DFB光源 44
2.4.1 DFB激光器的结构和工作原理 44
2.4.2 DFB激光器的基本结构 45
2.4.3 DFB激光器的特性 45
2.5 ASE光源 48
2.5.1 ASE的工作原理 49
2.5.2 ASE光源的结构 49
2.5.3 ASE光源的特性 51
2.6窄线宽频扫光源 51
2.6.1工作原理 51
2.6.2基本结构 53
2.6.3窄线宽频扫光源的特性 55
参考文献 55
第3章 光电探测器 57
3.1光电探测器概述 57
3.1.1光电效应 57
3.1.2光电探测器的性能参数 59
3.2光电探测器的分类及其特性参数 64
3.2.1 PIN探测器 64
3.2.2 APD探测器 71
3.2.3 InGaAs探测器阵列 78
3.2.4 CCD阵列 84
参考文献 91
第4章 光纤器件 93
4.1光纤器件概述 93
4.1.1光纤器件的基本参数 93
4.1.2光纤器件的基本结构 93
4.2光纤耦合器 94
4.2.1光纤耦合器的定义和分类 94
4.2.2光纤耦合器的基本原理与结构 94
4.2.3光纤耦合器的性能参数 95
4.2.4几种典型光纤耦合器的结构及原理 96
4.3光隔离器 102
4.3.1光隔离器的原理 102
4.3.2光隔离器的特性 103
4.3.3几种光隔离器 105
4.4光环行器 107
4.4.1光环行器的原理 107
4.4.2光环行器的特性 107
4.4.3光环行器的结构和工作原理 108
4.4.4光环行器在光分插复用器中的应用 109
4.5光纤衰减器 111
4.5.1光纤衰减器的分类 111
4.5.2光衰减器的性能 113
4.6光纤起偏器 114
4.6.1光纤起偏器概述 114
4.6.2保偏光纤起偏器 114
4.6.3偏振控制器 116
4.7光开关 117
4.7.1光开关的性能参数 117
4.7.2光开关的种类 117
4.7.3各种光开关技术 119
4.8光纤放大器 123
4.8.1掺铒光纤放大器 124
4.8.2其他光纤放大器 128
4.8.3几种光纤放大器的比较 129
4.9光纤延迟线 129
4.9.1光纤延迟线的基本原理 130
4.9.2光纤延迟线的性能特点 131
4.9.3光纤延迟线的应用 131
参考文献 134
第5章 光纤光栅传感技术 135
5.1光纤光栅概述 135
5.2光纤的光敏性 136
5.2.1硅基光纤的光敏性 136
5.2.2光纤的光敏性机理 139
5.2.3光纤光敏性的增强以及光纤光栅的寿命周期 142
5.3光纤Bragg光栅模式理论 143
5.3.1模式耦合理论 144
5.3.2包层模耦合和辐射模耦合 146
5.3.3光纤光栅的非线性效应 147
5.4光纤Bragg光栅制作 148
5.4.1内部写入法 148
5.4.2全息干涉法 149
5.4.3分波前干涉法 150
5.4.4相位掩模法 150
5.4.5聚焦离子束写入 151
5.5长周期光纤光栅的模式理论 151
5.5.1耦合模理论 151
5.5.2级联LPG 152
5.6 LPG的制作 153
5.6.1逐点写入法 153
5.6.2振幅掩模法 154
5.6.3腐蚀刻槽法 155
5.7光纤光栅传感原理 156
5.7.1光纤Bragg光栅传感原理 156
5.7.2长周期光纤光栅传感原理 160
5.7.3光纤光栅的封装 161
5.8光纤光栅解调系统 162
5.8.1边缘滤波法 162
5.8.2可调谐滤波器法 163
5.8.3干涉扫描法 167
5.8.4双腔干涉扫描法 170
5.8.5傅里叶变换光谱法 172
5.8.6小结 172
参考文献 173
第6章 光纤法-珀传感技术 176
6.1光纤法-珀传感器概述及主要应用 176
6.1.1光纤法-珀传感器概述 176
6.1.2光纤法-珀传感器的主要应用 177
6.2光纤法-珀干涉仪理论 177
6.2.1平行平面板的多光束干涉 177
6.2.2 F-P干涉仪研究光谱线的精细结构 181
6.2.3 F-P干涉仪的双光束近似 182
6.3本征型光纤法-珀传感器 183
6.3.1本征型光纤法-珀传感器概述 183
6.3.2 IFPI传感器的常见结构 184
6.3.3光纤IFPI传感头的制作 185
6.4非本征型光纤法-珀传感器 186
6.4.1非本征型光纤法-珀传感器概述 186
6.4.2非本征型光纤法-珀（EFPI）传感器的传感原理及常见结构 188
6.4.3膜片式微型EFPI光纤压力传感器 189
6.5光纤法-珀传感解调系统 194
6.5.1强度解调法 194
6.5.2相位解调 200
6.5.3时间扫描型低相干干涉解调 210
6.5.4空间扫描型低相干干涉解调 216
参考文献 222
第7章 光纤Sagnac干涉仪传感技术 226
7.1 Sagnac效应 226
7.2光纤陀螺仪的基本原理 227
7.3光纤环的绕制工艺和质量检测系统 230
7.3.1光纤环温度漂移效应和绕制工艺 230
7.3.2零漂检测和Allan方差 233
7.3.3偏振串扰检测系统 235
7.3.4光纤环瞬态特性检测系统 238
7.4保偏光纤陀螺系统 246
7.5消偏光纤陀螺系统 247
7.6全光纤电流互感器 249
7.7光纤水听器 251
参考文献 252
第8章 光纤OCT检测技术 254
8.1 OCT的发展 254
8.2 OCT层析原理 256
8.2.1 OCT理论分析 256
8.2.2生物组织的光学特性 257
8.2.3光源 258
8.3时域OCT 260
8.3.1 OCT扫描装置 260
8.3.2双光束OCT 262
8.3.3光学外差探测 263
8.4 OCT信号特性 263
8.4.1探测深度 263
8.4.2敏感度 264
8.4.3散斑 265
8.4.4 OCT系统的分辨率 266
8.4.5系统色散 267
8.5频域法光纤OCT 267
8.5.1光谱OCT 267
8.5.2复谱频域OCT 269
8.5.3频域OCT相关参数 269
8.5.4频域OCT系统的成像速度分析 270
8.5.5频域OCT与时域OCT之间的联系与区别 271
8.6 OCT技术的特点 272
8.7功能OCT 272
8.7.1偏振OCT 273
8.7.2多普勒OCT 275
8.8 OCT的应用 276
8.8.1光学相干层析成像技术在生物组织测量中的应用 277
8.8.2光学相干层析成像技术在医学中的应用 278
8.8.3 OCT在珍珠行业的应用 279
参考文献 279
第9章 光子晶体光纤传感技术 283
9.1光子晶体及其应用 283
9.1.1光子晶体概述 283
9.1.2光子晶体的特征 284
9.1.3光子晶体的应用 287
9.2光子晶体光纤 287
9.2.1光子晶体光纤的概念和分类 287
9.2.2光子晶体光纤的特性 291
9.2.3光子晶体光纤的制作 293
9.2.4液晶填充式光子晶体光纤 293
9.3光子晶体光纤传感器的国内外研究现状 301
9.4光子晶体光纤压力传感器 302
9.4.1微弯压力PCF传感器 302
9.4.2高压力PCF传感器 306
9.5光子晶体光纤应变传感器 309
9.5.1光子晶体光纤法布里-珀罗干涉传感器 309
9.5.2光子晶体光纤法布里-珀罗干涉型高温应变传感器 310
9.6光子晶体光纤温度传感器 312
9.6.1光子晶体光纤F-P温度与折射率传感器 312
9.6.2液晶填充光子晶体光纤温度传感器 314
参考文献 315
第10章 光纤传感器的工程应用 318
10.1大坝光纤传感监测系统 318
10.1.1大坝监测的要求 318
10.1.2大坝监测的原理及系统组成 319
10.1.3大坝监测系统的综合应用 320
10.2动力电缆温度监测系统 323
10.2.1动力电缆温度监测的要求 323
10.2.2动力电缆温度监测的原理及系统组成 323
10.2.3动力电缆温度监测系统的综合应用 324
10.3隧道监测系统 325
10.3.1隧道监测的要求 326
10.3.2隧道监测的原理及系统组成 326
10.3.3隧道监测系统的综合应用 327
10.4光学相干层析成像技术在医学诊断领域的应用 330
10.4.1眼科检查 331
10.4.2光纤OCT龋齿检测 338
10.5光学相干层析成像技术在工业领域的应用 345
10.5.1工程聚合物材料检测 345
10.5.2珠宝玉石检测 346
参考文献 350