《光纖感測原理與檢測技術》是2011年電子工業出版社出版的圖書。本書系統而全面地介紹了光纖感測器的基本原理與檢測技術。本書所闡述的主要內容包括光纖基本理論及特徵參數、光纖感測光學原理、光纖光柵感測器以及光纖傳輸特徵特性測量等。為了使本書更加系統，還介紹了光學感測器件和特種光纖及套用，最後還加入了光纖測量儀表與基礎實驗的相關知識。 讀者對象：本書可作為高等院校光纖感測、光纖通信、光電子技術、檢測技術、精密儀器與光學工程等專業的本科生和相關專業的研究生教材，也可供從事理論和套用研究的教學人員、科研人員和工程技術人員參考。
基本介紹
- 書名：光纖感測原理與檢測技術
- 作者：劉宇
- ISBN：7121137712，9787121137716
- 頁數：311
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2011年8月1日
- 裝幀：平裝
- 開本：16
內容簡介,目錄,
內容簡介
劉宇主編的《光纖感測原理與檢測技術》系統而全面地介紹了光纖感測
器的基本原理與檢測技術。本書所闡述的主要內容包括光纖基本理論及特徵
參數、光纖感測光學原理、光纖光柵感測器以及光纖傳輸特徵特性測量等。
為了使本書更加系統，還介紹了光學感測器件和特種光纖及套用，最後還加
入了光纖測量儀表與基礎實驗的相關知識。
《光纖感測原理與檢測技術》可作為高等院校光纖感測、光纖通信、光
電子技術、檢測技術、精密儀器與光學工程等專業的本科生和相關專業的研
究生教材，也可供從事理論和套用研究的教學人員、科研人員和工程技術人
員參考。
目錄
第1章 光纖基本理論 1
1.1 光纖光學的基本方程 1
1.1.1 麥克斯韋方程與亥姆霍茲方程 1
1.1.2 波導場方程與模式的概念 3
1.1.3 程函方程與射線方程 5
1.2 光線理論 6
1.2.1 SIOF中光線的傳播 6
1.2.2 GIOF中光線的傳播 8
1.2.3 GIOF的最佳折射率分布 10
1.3 光纖中的模式及性質 12
1.4 階躍折射率分布光纖中的場解 17
1.4.1 本徵解的選擇 17
1.4.2 本徵值方程 18
1.4.3 光纖中的模式及其分類 19
1.4.4 模式本徵值 20
1.4.5 色散曲線與單模條件 23
1.5 弱導光纖與線偏振模 24
1.5.1 LPιm模的本徵解 25
1.5.2 本徵值方程 26
1.5.3 截止和遠離截止條件 27
1.5.4 導模數目 27
1.5.5 導模場分布圖 28
1.5.6 導模縱向功率流 29
1.5.7 模式輸出特性 30
1.6 漸變折射率分布光纖中的場解 31
1.6.1 平方律分布光纖中的導模場 31
1.6.2 WKB法的基本思想 32
1.6.3 導模本徵值 34
1.6.4 場的輸出特性 36
1.7 單模光纖中的場解 37
1.7.1 理想階躍型單模光纖的場解 37
1.7.2 單模光纖的高斯近似解 38
1.7.3 漸變型光纖的等效階躍型光纖近似（ESF）解 41
1.7.4 單模光纖的雙折射 45
習題與思考 46
第2章 光纖感測器件 48
2.1 光纖耦合器 48
2.1.1 概述 48
2.1.2 熔錐型光纖耦合器 48
2.1.3 耦合器的技術指標 49
2.2 光開關 49
2.3 光隔離器和環形器 51
2.3.1 光隔離器 51
2.3.2 光環形器 52
2.4 光纖光柵 53
2.4.1 光纖光柵工作原理 54
2.4.2 光纖光柵的套用 56
2.5 波分復用器 57
2.6 偏振控制器 59
2.6.1 偏振控制器概述 59
2.6.2 偏振控制器的基本原理 59
2.6.3 偏振控制器的分類 60
2.7 半導體光源 61
2.8 LED與LD 62
2.8.1 LED 62
2.8.2 LD 64
2.9 PIN和APD 66
2.9.1 PIN光電二極體 66
2.9.2 APD雪崩光電二極體 68
習題與思考 69
第3章 光纖特徵參數與感測器光學原理 70
3.1 光纖特徵參數 70
3.1.1 光纖的損耗 70
3.1.2 光纖的色散與頻寬 75
3.1.3 單模光纖模場半徑 81
3.1.4 單模光纖截止波長 83
3.1.5 光纖的物理化學特性 83
3.1.6 光纖參數測試技術 85
3.2 光纖感測光學原理 96
3.2.1 反射與折射原理 96
3.2.2 光吸收原理 96
3.2.3 聲光效應 97
3.2.4 磁光效應 97
3.2.5 電光效應 98
3.2.6 彈光效應 99
3.2.7 薩格納克效應 99
習題與思考 100
第4章 光纖感測原理 102
4.1 光纖感測器概述 102
4.1.1 光纖感測器的原理 102
4.1.2 光纖感測器的類型 102
4.1.3 光纖感測器的構成 103
4.1.4 光纖感測器的性能特點 106
4.2 強度調製光纖感測器 106
4.2.1 強度調製 106
4.2.2 透射式強度調製 108
4.2.3 光模式強度調製 109
4.2.4 折射率強度調製 110
4.2.5 光吸收係數強度調製 110
4.2.6 強度感測器的參考測量方法 111
4.3 頻率調製光纖感測器 114
4.3.1 頻率調製原理 114
4.3.2 頻率檢測 116
4.3.3 套用舉例 117
4.4 波長（顏色）調製光纖感測器 119
4.4.1 波長（顏色）調製原理 119
4.4.2 波長檢測 121
4.4.3 套用舉例 122
4.5 相位調製光纖感測器 123
4.5.1 相位調製 123
4.5.2 幾種光纖干涉儀 125
4.5.3 相位檢測 128
4.5.4 套用舉例 133
4.6 偏振態調製光纖感測器 135
4.6.1 偏振態調製原理 135
4.6.2 偏振態的檢測 139
4.6.3 套用舉例 140
4.7 復用式和分散式光纖感測器 141
習題與思考 144
第5章 光纖光柵感測器 145
5.1 光纖光柵的發展與分類 145
5.1.1 光纖光柵的發展 145
5.1.2 光纖光柵的分類 146
5.2 光纖光柵的套用與現狀 149
5.2.1 光纖光柵的套用 149
5.2.2 長周期光纖光柵的研究現狀 152
5.3 光纖光柵的光敏性與感測性能 157
5.3.1 光纖光柵的光敏性 157
5.3.2 光纖光柵的感測性能 160
5.3.3 光纖光柵的特性分析 164
5.4 光纖光柵的製作 167
5.4.1 側面拋光型光纖布喇格光柵 167
5.4.2 Hill光柵 168
5.4.3 Meltz光柵 168
5.4.4 單脈衝光柵 169
5.4.5 相位掩模光柵 169
5.4.6 逐點寫入的光纖光柵 170
5.4.7 帶通光纖光柵 170
5.4.8 重疊多個光纖光柵 171
5.4.9 光纖啁啾光柵製作技術 171
5.5 光纖光柵溫度特性與套用 172
5.5.1 裸光纖光柵封裝製成的溫度感測器 173
5.5.2 帶有機械結構的光纖光柵溫度感測器 176
5.5.3 長周期光纖光柵的溫度特性及套用 178
5.6 光纖光柵軸向應變特性與套用 184
5.6.1 軸向應變特性的理論分析 184
5.6.2 軸向應變特性的套用 186
5.7 光纖光柵扭曲與彎曲特性及套用 188
5.7.1 扭曲特性分析 188
5.7.2 彎曲特性分析 198
5.8 光纖光柵橫向負載特性與套用 204
5.8.1 光纖光柵橫向負載特性分析 204
5.8.2 橫向負載特性的套用 210
5.9 光纖光柵振動與加速度特性與及用 212
5.9.1 光纖光柵振動與加速度特性 212
習題與思考 222
第6章 光纖傳輸特性測量 224
6.1 光纖衰減特性測量 224
6.1.1 概述 224
6.1.2 截斷法 225
6.1.3 插入損耗法 230
6.1.4 後向散射法 231
6.2 光纖色散特性測量 234
6.2.1 概述 234
6.2.2 相移法 235
6.2.3 脈衝時延法 239
6.3 光纖傳輸系統性能測試 245
6.3.1 概述 245
6.3.2 誤碼特性 247
6.3.3 抖動特性 251
6.4 光纖傳輸特性測量的工程套用 256
6.4.1 光纖鏈路現場測試 256
6.4.2 高速光網路系統的測試 258
6.4.3 FTTH光網路的測試 260
習題與思考 263
第7章 特種光纖及套用 264
7.1 零色散平移光纖和色散平坦光纖 264
7.1.1 零色散平移光纖 264
7.1.2 色散平坦光纖 265
7.2 保偏光纖及低雙折射光纖 265
7.2.1 保偏光纖 266
7.2.2 低雙折射光纖 266
7.3 紅外光纖 267
7.4 衰減場光纖 269
7.5 其他特種光纖 271
習題與思考 274
第8章 光纖測量儀表與基礎實驗 275
8.1 光纖測量儀表 275
8.1.1 光功率計 275
8.1.2 光時域反射儀 277
8.1.3 光纖熔接機 282
8.1.4 光譜分析儀 284
8.1.5 光纖干涉儀 287
8.2 纖測量基礎實驗 291
8.2.1 半導體雷射器P-I特性曲線測量 291
8.2.2 半導體光電檢測器參數測量 294
8.2.3 光纖光柵與光纖雷射器參數測量 299
8.2.4 光纖感測器參數測量 301
8.2.5 光纖色散測量 303
8.2.6 光纖馬赫-澤德干涉測量 304
8.2.7 光纖光柵外腔半導體雷射器參數測量 306
參考文獻 309
