光學陀螺系統與關鍵器件

《光學陀螺系統與關鍵器件》是2010年中國宇航出版社出版的圖書，作者是章燕申、伍曉明。

基本介紹

• 書名：光學陀螺系統與關鍵器件
• 作者：章燕申，伍曉明
• ISBN：9787802188693
• 頁數：311
• 出版社：中國宇航出版社
• 出版時間：2010-12-1
• 裝幀：精裝
• 開本：32

內容簡介

本書內容包括光學陀螺基礎理論知識、光學陀螺系統、光學陀螺的關鍵器件。現代的光學陀螺產品已經不完全是光學機械儀器，它已擴展到自動控制、計算機、雷射、光纖通信以及集成光電子學等高新技術領域。在學科上，它已擴展到電磁場理論、物理光學、量子物理學以及原子物理學等學科。因此，在系統結構上，它將發展成為由光學器件、機械器件以及集成電子器件構成的微光機電系統。

本書有助於廣大在職工程技術人員掌握必要的學科基礎，研究創新的光學陀螺系統結?和關鍵器件，為開發具有我國自主智慧財產權的光學陀螺儀作出貢獻。

作者簡介

章燕申，1950年畢業於北京清華大學，1957年獲莫斯科包曼技術大學Ph.D學位。 1957年參與創辦清華大學自動控制系“導航與控制”專業，並擔任該教研室主任和副系主任。1965年～1976年，在清華大學創議並主持中國第一台靜電陀螺儀及其三軸穩定平台的研製，成功地完成了環境條件例行試驗和13次飛機試驗。1980年，成為清華大學教授及博士生導師。1980年～1990年，被任命為國防重點研製項目“靜電陀螺儀”的總設計師，工程樣機成功地通過了部級技術鑑定。1995年～2000年，同時擔任“光學陀螺自動尋北定位定向系統”和“集成光學陀螺儀”兩項國家研究項目的負責人，取得了多項成果。 在高精度導航系統、光學陀螺儀及其關鍵器件等學科領域，發表論文30餘篇，出版專著和譯著6部。 參加以下學術團體：中國慣性技術學會(曾任副理事長)、中國電子學會、中國造船工程學會、中國航空學會、中國宇航學會(曾任導航與控制專業委員會成員)、國際測量工作者協會(IAG)、美國光學學會(OSA)、美國電機電子工程學會(IEEE)。

目錄

第1章電磁場理論9

1.1引言9

1.2Maxwell方程9

1.3電磁波在自由空間中的傳播10

1.4電磁波的能量分布與擴散12

1.5電磁波在各向異性介質中的傳播14

1.6Snell 定律17

1.7Brewster 角18

1.8光波的相干性20

參考文獻23

第2章Gauss光束24

2.1引言24

2.2Gauss光束的基本方程24

2.3Gauss光束的低次橫模26

2.4Gauss光束低次橫模的物理意義29

2.5Gauss光束的高次模32

參考文獻34

第3章波動光學35

3.1單色光束的干涉35

3.2時間相干性與空間相干性37

3.3增透膜與高反射膜的工作原理39

3.4雙光束干涉與多光束干涉41

3.5光束的衍射42

3.6Fresnel衍射47

3.7Fraunhofer 衍射49

3.8衍射光柵50

3.9光學儀器的分辨能力52

3.10光束的偏振54

3.11偏振光束的反射和折射56

3.12雙折射情況下的偏振57

3.13橢圓偏振光束和圓偏振光束60

3.14Kerr 效應63

3.15光束偏振平面的偏轉64

參考文獻66

第4章量子物理學67

4.1光的雙重性67

4.2Plank熱輻射理論68

4.3光電效應72

4.4輻射壓力與Compton 效應75

4.5波函式理論78

4.6波函式的特性79

4.7不確定性關係與Schrodinger方程80

4.8量子力學中的運算元及其特性84

4.9重要物理量的運算元87

4.10量子力學運算元形式的Schrodinger方程90

4.11自由粒子的運動91

4.12在無限高牆一維勢能阱中的粒子92

4.13線性簡諧振盪器97

4.14矩形勢能門檻的反射與透射101

4.15有限寬度的矩形勢能障礙區105

4.16隧道效應107

參考文獻111

第5章原子物理學112

5.1氫原子的光譜系列112

5.2Boor氫原子理論113

5.3Frank和Hertz的實驗117

5.4氫原子的量子力學模型120

5.5氫原子中電子的 1s 狀態127

5.6在軌道運行中電子的磁性力矩與機械力矩130

5.7鹼金屬的光譜131

5.8電子的自旋134

5.9電子脈衝總力矩136

5.10在外磁場中的原子137

5.11等效粒子系統140

5.12Paula量子數法則141

5.13受激輻射與雷射器143

參考文獻149

第6章集成光電子學150

6.1引言150

6.2平面光波導150

6.3平面波導的光傳播模式153

6.4單模的平面波導155

6.5光波導模式的有效折射率157

6.6波導模式的電磁學描述158

6.7Goos?H?nchen 位移163

6.8脊形波導164

6.9波導的傳輸損耗167

6.10彎曲波導172

6.11波導與光路的耦合173

6.12光波導傳輸損耗的測量176

6.13光纖179

參考文獻186

第7章光纖陀螺187

7.1引言187

7.2Sagnac效應188

7.3光纖陀螺的互易性光路190

7.4開環式光纖陀螺的讀出系統192

7.5閉環式光纖陀螺的讀出系統與標度因數誤差197

7.6光纖陀螺的零偏穩定性201

7.7光纖陀螺的噪聲205

7.8光纖陀螺的設計方法206

7.9光纖陀螺產品設計的實例208

7.10精密級光纖陀螺的探索性研究210

7.11採用光子帶隙光纖的干涉型光纖陀螺211

7.12干涉型與諧振型兩種光學陀螺的比較213

7.13採用空芯光子帶隙光纖的諧振型光纖陀螺215

7.14Brilloium光纖陀螺的探索性研究217

參考文獻223

第8章循環干涉型光學陀螺225

8.1引言 225

8.2循環干涉型光纖陀螺的系統方案226

8.3循環干涉型光纖陀螺的理論分析227

8.4循環干涉型光纖陀螺的實驗233

8.5有源循環干涉型光纖陀螺239

參考文獻242

第9章雷射陀螺244

9.1引言244

9.2稜鏡式雷射陀螺的結構與性能245

9.3反射鏡式雷射陀螺的結構與性能249

9.4雙向環形雷射器252

9.5雷射陀螺光路的控制260

9.6雷射陀螺的閉鎖閾值與抖動偏頻266

9.7抖動偏頻雷射陀螺的讀出裝置270

9.8雷射陀螺技術的發展方向279

參考文獻281

第10章零閉鎖雷射陀螺283

10.1引言283

10.2雷射陀螺閉鎖閾值的測量與調節285

10.3超短光脈衝零閉鎖雷射陀螺的實驗證明

（增益介質為染料）293

10.4超短光脈衝零閉鎖雷射陀螺的實驗證明

（增益介質為鈦寶石）296

10.5超短光脈衝零閉鎖雷射陀螺原理樣機的設計298

10.6清華大學與美國New Mexico大學合作設計的零閉鎖

雷射陀螺原理樣機300

參考文獻306

第11章超輻射發光二極體307

11.1引言307

11.2工作原理309

11.3管芯的封裝310

11.4外延層的設計與工藝311

11.5外延層的性能參數315

11.6縱向結構的設計318

11.7光譜特性的測試318

11.8光功率特性的測試320

11.9偏振特性的測試322

11.10本章小結323

參考文獻324

第12章摻鉺超螢光光纖光源325

12.1引言325

12.2放大自發輻射325

12.3雙程與單程結構327

12.4仿真計算330

12.5功率特性334

12.6光譜特性336

12.7光譜特性的溫度穩定性340

12.8光纖陀螺對摻鉺光纖光源的反饋作用344

參考文獻349

第13章二極體雷射器350

13.1引言350

13.2諧振型集成光學陀螺對光源的要求351

13.3二極體雷射器套用於有源腔集成光學陀螺的

可行性356

13.4分布反饋式二極體雷射器的研製357

13.5分布反饋式二極體雷射器的設計方法359

13.6外腔式二極體雷射器的設計方法365

13.7二極體雷射器線寬的測試方法367

參考文獻370

第14章無源集成光電子器件371

14.1引言371

14.2無源平面光波導材料的澱積371

14.3無源平面光波導的光刻374

14.4乾法刻蝕376

14.5無源平面光波導的離子交換377

14.6無源Sagnac效應敏感環378

14.7採用光子帶隙光纖的光纖陀螺389

14.8本章小結390

參考文獻391

第15章有源集成光電子器件393

15.1引言393

15.2有源Sagnac效應敏感環393

15.3本章小結402

參考文獻403

附錄A丁衡高院士為英文版《集成光學陀螺》論文集

撰寫的序404

附錄B丁衡高院士為《雷射陀螺技術》技術報告與論文集

撰寫的序407

附錄C作者及其合作者有關光學陀螺研究的著作409