序言 1
前言 1
第1章 光子晶体光纤及其在传感中的应用 靳伟 居剑 阮双琛 1
1.1 引言 1
1.2 光子晶体光纤基本概念 1
1.2.1 二维光子晶体的光子带隙 1
目录 1
1.2.2 折射率导光型光子晶体光纤 3
1.2.3 光子带隙光纤 3
1.3.1 应用场分布的重叠积分法计算耦合损耗 5
1.3 光子晶体光纤和单模光纤的耦合 5
1.3.2 用模场半径估算耦合损耗 7
1.3.3 降低耦合损耗 7
1.4 光子晶体光纤在传感中的应用 7
1.4.1 光子晶体光纤用于气体检测 7
1.4.2 基于孔内光和物质相互作用的其他传感器 9
1.4.3 高双折射光子晶体光纤 9
1.4.4 双模光子晶体光纤 10
1.4.5 双模光子晶体光纤传感器 13
1.5 小结 15
1.4.7 其他传感应用 15
1.4.6 掺杂的微结构聚合物光纤传感器 15
参考文献 16
第2章 聚合物光纤传感器 彭刚定 19
2.1 引言 19
2.2 聚合物光纤材料 20
2.3 聚合物光纤种类 22
2.3.1 阶跃折射率多模聚合物光纤 23
2.3.2 渐变折射率多模聚合物光纤 24
2.3.3 单模聚合物光纤 25
2.3.5 闪烁聚合物光纤 26
2.3.4 电光聚合物光纤 26
2.3.6 激光染料掺杂聚合物光纤 27
2.3.7 微结构聚合物光纤 28
2.4 多模聚合物光纤传感器及其应用 29
2.4.1 辐射探测 29
2.4.2 生物医学和化学传感 31
2.4.3 工程结构安全与材料断裂监测 33
2.4.4 环境监测 40
2.5 单模聚合物光纤传感器及其应用 47
2.5.1 聚合物光纤的光敏性 48
2.5.2 聚合物光纤光栅制作 52
2.5.3 聚合物光纤光栅传感 55
2.5.4 应变和温度传感 56
2.6 小结 60
参考文献 61
第3章 长周期光纤光栅的研究现状 饶云江 70
3.1 光纤光栅的发展 70
3.2 光纤光栅的分类 71
3.2.1 按光纤光栅的周期分类 72
3.2.2 按光纤光栅的波导结构分类 72
3.3 光纤光栅的应用 74
3.2.4 按光纤的材料分类 74
3.2.3 按光纤光栅的形成机理分类 74
3.3.1 光纤光栅在通信领域的应用 75
3.3.2 光纤光栅在传感领域的应用 76
3.4 长周期光纤光栅的研究现状 77
3.4.1 长周期光纤光栅写入方法 78
3.4.2 长周期光纤光栅形成机理 79
3.4.3 长周期光纤光栅理论 79
3.4.4 长周期光纤光栅在通信领域的应用 80
3.4.5 长周期光纤光栅在传感领域的应用 83
3.4.6 长周期光纤光栅的可调谐性和稳定性 85
3.5.1 高频CO2激光脉冲写入法 86
3.5 高频CO2激光脉冲写入法及其形成机理 86
3.5.2 CO2激光写入法的形成机理 92
3.5.3 氢载对CO2激光写入法的影响 98
3.5.4 CO2激光写入的长周期光纤光栅的高温稳定性 100
3.6 长周期光纤光栅写入法的比较 101
3.6.1 紫外光写入法 101
3.6.2 腐蚀刻槽法 103
3.6.3 离子束入射法 104
3.6.4 机械微弯变形法 105
3.6.5 局部加热写入法 106
3.7 小结 107
参考文献 108
第4章 基于光纤激光器的有源腔气体吸收测量技术 张敏 何海律 张岩 靳伟 王东宁 廖延彪 116
4.1 引言 116
4.2 Ring-down腔气体测量技术 117
4.2.1 Ring-down腔系统工作原理 117
4.2.2 Ring-down腔的实现 118
4.2.3 光纤有源Ring-down腔系统 119
4.2.4 光纤环形Ring-down腔气体传感研究 120
4.3 有源激光内腔气体测量技术 124
4.3.1 基于多模激光器的有源内腔法 125
4.3.2 基于光纤激光器的有源内腔测量法 126
4.3.3 基于光纤激光器的有源内腔法灵敏度分析 127
4.3.4 用有源内腔法进行气体测量 130
4.3.5 波长扫描技术及谐波检测技术在有源内腔法中的应用 131
4.3.6 有源内腔传感器的复用 133
4.4 小结 136
参考文献 136
第5章 光纤荧光温度传感器 孙彤 K.T.V.Grattan 138
5.1 引言 138
5.2 荧光光纤温度传感原理 138
5.2.1 荧光寿命测温 139
5.2.2 荧光强度比测温 141
5.3 荧光传感材料 142
5.3.1 荧光固态材料 142
5.3.2 荧光光纤材料 148
5.4 荧光测温系统 151
5.4.1 荧光点测温系统 153
5.4.2 荧光分布测温系统 154
5.5 荧光测温系统在工业界的应用 156
5.5.1 在高温炉中的应用 156
5.5.2 在食品工业中的应用 158
5.5.3 在微波环境中的应用 160
参考文献 162
5.6 小结 162
第6章 光纤白光干涉传感技术与应用 苑立波 杨军 165
6.1 引言 165
6.2 光纤白光干涉仪基本原理 165
6.3 基于光纤白光干涉法的应变、温度测量技术 170
6.3.1 用于光纤应变和温度测量的光程变量表征方法 170
6.3.2 白光测量系统 171
6.3.3 表观应变与温度补偿技术 173
6.4 多路复用技术 176
6.4.1 相干复用技术 177
6.4.2 时分复用技术 184
6.4.3 傅里叶变换频分复用技术 185
6.5 应用 186
6.6 小结 187
参考文献 187
第7章 数字信号处理技术在光纤布拉格光栅传感器中的应用 陈志超 施纯峥 靳伟 190
7.1 引言 190
7.2 数字信号处理技术在光纤光栅传感器中的应用 192
7.2.1 有限冲激响应（FIR）滤波器 192
7.2.2 数字匹配滤波器 202
7.2.3 自适应线性网络 208
7.3.1 光纤光栅谱形状复用法 212
7.2.4 小结 212
7.3 数字信号处理技术在光纤光栅传感网络中的应用 212
7.3.2 遗传算法 220
7.3.3 模拟退火算法 228
7.3.4 自组织网络 232
7.3.5 小结 237
参考文献 238
第8章 光纤光栅传感系统与应用 靳伟 何海律 李家润 何兆瑬 张敏 廖延彪 240
8.1 引言 240
8.2 光纤光栅传感基本知识 240
8.3 光纤光栅的解调系统 241
8.4 应用实例（1） 244
8.4.1 使用参考光纤光栅作温度补偿 244
8.4.2 实验及实验结果 245
8.5 应用实例（2） 248
8.6 小结 250
参考文献 251
第9章 光纤法珀传感器 陈伟民 252
9.1 引言 252
9.2 光纤法珀传感器原理及分类 253
9.2.1 基本原理 253
9.2.2 分类及特点 254
9.3 光纤法珀传感器的信号解调 257
9.3.1 强度解调 257
9.3.2 相位解调 261
9.4 光纤法珀传感器的复用 279
9.4.1 强度解调型光纤法珀传感器的波分复用 280
9.4.2 相位解调型光纤法珀传感器的空分复用 280
9.5 光纤法珀传感器的应用 281
9.5.1 光纤法珀应变传感器系统 281
9.5.2 其他光纤法珀传感器系统 286
9.6 小结 287
参考文献 288
第10章 光纤液位传感器 高应俊 290
10.1 引言 290
10.2 传统液位传感器 291
10.2.1 定点型液位传感器 291
10.2.2 连续型液位传感器 291
10.3 光纤液位传感器 293
10.3.1 定点型光纤液位传感器 294
10.3.2 连续型光纤液位传感器 300
10.4 小结 333
参考文献 334