《光纤感测原理与检测技术》是2011年电子工业出版社出版的图书。本书系统而全面地介绍了光纤感测器的基本原理与检测技术。本书所阐述的主要内容包括光纤基本理论及特徵参数、光纤感测光学原理、光纤光栅感测器以及光纤传输特徵特性测量等。为了使本书更加系统，还介绍了光学感测器件和特种光纤及套用，最后还加入了光纤测量仪表与基础实验的相关知识。 读者对象：本书可作为高等院校光纤感测、光纤通信、光电子技术、检测技术、精密仪器与光学工程等专业的本科生和相关专业的研究生教材，也可供从事理论和套用研究的教学人员、科研人员和工程技术人员参考。
基本介绍
- 书名：光纤感测原理与检测技术
- 作者：刘宇
- ISBN：7121137712，9787121137716
- 页数：311
- 出版社：电子工业出版社
- 出版时间：2011年8月1日
- 装帧：平装
- 开本：16
内容简介
刘宇主编的《光纤感测原理与检测技术》系统而全面地介绍了光纤感测
器的基本原理与检测技术。本书所阐述的主要内容包括光纤基本理论及特徵
参数、光纤感测光学原理、光纤光栅感测器以及光纤传输特徵特性测量等。
为了使本书更加系统，还介绍了光学感测器件和特种光纤及套用，最后还加
入了光纤测量仪表与基础实验的相关知识。
《光纤感测原理与检测技术》可作为高等院校光纤感测、光纤通信、光
电子技术、检测技术、精密仪器与光学工程等专业的本科生和相关专业的研
究生教材，也可供从事理论和套用研究的教学人员、科研人员和工程技术人
员参考。
目录
第1章 光纤基本理论 1
1.1 光纤光学的基本方程 1
1.1.1 麦克斯韦方程与亥姆霍兹方程 1
1.1.2 波导场方程与模式的概念 3
1.1.3 程函方程与射线方程 5
1.2 光线理论 6
1.2.1 SIOF中光线的传播 6
1.2.2 GIOF中光线的传播 8
1.2.3 GIOF的最佳折射率分布 10
1.3 光纤中的模式及性质 12
1.4 阶跃折射率分布光纤中的场解 17
1.4.1 本徵解的选择 17
1.4.2 本徵值方程 18
1.4.3 光纤中的模式及其分类 19
1.4.4 模式本徵值 20
1.4.5 色散曲线与单模条件 23
1.5 弱导光纤与线偏振模 24
1.5.1 LPιm模的本徵解 25
1.5.2 本徵值方程 26
1.5.3 截止和远离截止条件 27
1.5.4 导模数目 27
1.5.5 导模场分布图 28
1.5.6 导模纵向功率流 29
1.5.7 模式输出特性 30
1.6 渐变折射率分布光纤中的场解 31
1.6.1 平方律分布光纤中的导模场 31
1.6.2 WKB法的基本思想 32
1.6.3 导模本徵值 34
1.6.4 场的输出特性 36
1.7 单模光纤中的场解 37
1.7.1 理想阶跃型单模光纤的场解 37
1.7.2 单模光纤的高斯近似解 38
1.7.3 渐变型光纤的等效阶跃型光纤近似（ESF）解 41
1.7.4 单模光纤的双折射 45
习题与思考 46
第2章 光纤感测器件 48
2.1 光纤耦合器 48
2.1.1 概述 48
2.1.2 熔锥型光纤耦合器 48
2.1.3 耦合器的技术指标 49
2.2 光开关 49
2.3 光隔离器和环形器 51
2.3.1 光隔离器 51
2.3.2 光环形器 52
2.4 光纤光栅 53
2.4.1 光纤光栅工作原理 54
2.4.2 光纤光栅的套用 56
2.5 波分复用器 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 偏振控制器的分类 60
2.7 半导体光源 61
2.8 LED与LD 62
2.8.1 LED 62
2.8.2 LD 64
2.9 PIN和APD 66
2.9.1 PIN光电二极体 66
2.9.2 APD雪崩光电二极体 68
习题与思考 69
第3章 光纤特徵参数与感测器光学原理 70
3.1 光纤特徵参数 70
3.1.1 光纤的损耗 70
3.1.2 光纤的色散与频宽 75
3.1.3 单模光纤模场半径 81
3.1.4 单模光纤截止波长 83
3.1.5 光纤的物理化学特性 83
3.1.6 光纤参数测试技术 85
3.2 光纤感测光学原理 96
3.2.1 反射与折射原理 96
3.2.2 光吸收原理 96
3.2.3 声光效应 97
3.2.4 磁光效应 97
3.2.5 电光效应 98
3.2.6 弹光效应 99
3.2.7 萨格纳克效应 99
习题与思考 100
第4章 光纤感测原理 102
4.1 光纤感测器概述 102
4.1.1 光纤感测器的原理 102
4.1.2 光纤感测器的类型 102
4.1.3 光纤感测器的构成 103
4.1.4 光纤感测器的性能特点 106
4.2 强度调製光纤感测器 106
4.2.1 强度调製 106
4.2.2 透射式强度调製 108
4.2.3 光模式强度调製 109
4.2.4 折射率强度调製 110
4.2.5 光吸收係数强度调製 110
4.2.6 强度感测器的参考测量方法 111
4.3 频率调製光纤感测器 114
4.3.1 频率调製原理 114
4.3.2 频率检测 116
4.3.3 套用举例 117
4.4 波长（颜色）调製光纤感测器 119
4.4.1 波长（颜色）调製原理 119
4.4.2 波长检测 121
4.4.3 套用举例 122
4.5 相位调製光纤感测器 123
4.5.1 相位调製 123
4.5.2 几种光纤干涉仪 125
4.5.3 相位检测 128
4.5.4 套用举例 133
4.6 偏振态调製光纤感测器 135
4.6.1 偏振态调製原理 135
4.6.2 偏振态的检测 139
4.6.3 套用举例 140
4.7 复用式和分散式光纤感测器 141
习题与思考 144
第5章 光纤光栅感测器 145
5.1 光纤光栅的发展与分类 145
5.1.1 光纤光栅的发展 145
5.1.2 光纤光栅的分类 146
5.2 光纤光栅的套用与现状 149
5.2.1 光纤光栅的套用 149
5.2.2 长周期光纤光栅的研究现状 152
5.3 光纤光栅的光敏性与感测性能 157
5.3.1 光纤光栅的光敏性 157
5.3.2 光纤光栅的感测性能 160
5.3.3 光纤光栅的特性分析 164
5.4 光纤光栅的製作 167
5.4.1 侧面抛光型光纤布喇格光栅 167
5.4.2 Hill光栅 168
5.4.3 Meltz光栅 168
5.4.4 单脉冲光栅 169
5.4.5 相位掩模光栅 169
5.4.6 逐点写入的光纤光栅 170
5.4.7 带通光纤光栅 170
5.4.8 重叠多个光纤光栅 171
5.4.9 光纤啁啾光栅製作技术 171
5.5 光纤光栅温度特性与套用 172
5.5.1 裸光纤光栅封装製成的温度感测器 173
5.5.2 带有机械结构的光纤光栅温度感测器 176
5.5.3 长周期光纤光栅的温度特性及套用 178
5.6 光纤光栅轴向应变特性与套用 184
5.6.1 轴向应变特性的理论分析 184
5.6.2 轴向应变特性的套用 186
5.7 光纤光栅扭曲与弯曲特性及套用 188
5.7.1 扭曲特性分析 188
5.7.2 弯曲特性分析 198
5.8 光纤光栅横向负载特性与套用 204
5.8.1 光纤光栅横向负载特性分析 204
5.8.2 横向负载特性的套用 210
5.9 光纤光栅振动与加速度特性与及用 212
5.9.1 光纤光栅振动与加速度特性 212
习题与思考 222
第6章 光纤传输特性测量 224
6.1 光纤衰减特性测量 224
6.1.1 概述 224
6.1.2 截断法 225
6.1.3 插入损耗法 230
6.1.4 后向散射法 231
6.2 光纤色散特性测量 234
6.2.1 概述 234
6.2.2 相移法 235
6.2.3 脉冲时延法 239
6.3 光纤传输系统性能测试 245
6.3.1 概述 245
6.3.2 误码特性 247
6.3.3 抖动特性 251
6.4 光纤传输特性测量的工程套用 256
6.4.1 光纤链路现场测试 256
6.4.2 高速光网路系统的测试 258
6.4.3 FTTH光网路的测试 260
习题与思考 263
第7章 特种光纤及套用 264
7.1 零色散平移光纤和色散平坦光纤 264
7.1.1 零色散平移光纤 264
7.1.2 色散平坦光纤 265
7.2 保偏光纤及低双折射光纤 265
7.2.1 保偏光纤 266
7.2.2 低双折射光纤 266
7.3 红外光纤 267
7.4 衰减场光纤 269
7.5 其他特种光纤 271
习题与思考 274
第8章 光纤测量仪表与基础实验 275
8.1 光纤测量仪表 275
8.1.1 光功率计 275
8.1.2 光时域反射仪 277
8.1.3 光纤熔接机 282
8.1.4 光谱分析仪 284
8.1.5 光纤干涉仪 287
8.2 纤测量基础实验 291
8.2.1 半导体雷射器P-I特性曲线测量 291
8.2.2 半导体光电检测器参数测量 294
8.2.3 光纤光栅与光纤雷射器参数测量 299
8.2.4 光纤感测器参数测量 301
8.2.5 光纤色散测量 303
8.2.6 光纤马赫-泽德干涉测量 304
8.2.7 光纤光栅外腔半导体雷射器参数测量 306
参考文献 309
