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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.Grattan138

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