光纤白光干涉原理与应用

光纤白光干涉技术与方法是光纤技术多领域交叉应用中较为有代表性的一个分支。该项专门技术在宽谱光干涉特性研究、绝对形变光纤传感测量、光波导器件的结构及其对光波反射特性参量的检测、光纤陀螺环中光偏振态横向耦合测量与评估，尤其是在医学临床诊断的组织结构形态的光学层析技术等方面，都具有广泛的应用。《光纤白光干涉原理与应用》将光纤技术与传统的干涉光学相结合，借助于光纤波导和光纤器件，构建各种光纤白光干涉光学系统，较为全面的论述了光纤白光干涉原理及其主要应用技术。《光纤白光干涉原理与应用》论述清晰，内容翔实，适合光学、光纤技术、光电检测等相关专业的本科生和研究生阅读，也可供从事光纤技术、光学测试等相关领域的研究人员和工程技术人员参考。

前言
第1章 绪论1
1.1引言1
1.2白光干涉理论及其发展2
1.3光纤白光干涉技术发展历程3
1.3.1光纤白光干涉传感技术3
1.3.2光纤白光干涉测量技术5
1.3.3基于白光干涉的OCT技术6
1.4发展动力8
1.4.1需求牵引的拉动9
1.4.2技术发展的推动9
1.5小结10
参考文献10
第2章 宽谱光源的相干理论23
2.1引言23
2.2宽谱光源的功率谱及其自相关函数特性24
2.3几种典型的宽谱光源28
2.3.1常用的宽谱光源28
2.3.2LED宽谱光源及其特征参数28
2.3.3SLD光源31
2.3.4ASE光源38
2.3.5基于光子晶体光纤的非线性光学效应产生的超连续谱光源43
2.4宽谱光源的自相关特性44
2.4.1高斯函数的傅里叶变换特性44
2.4.2光谱密度高斯基函数展开方法46
2.4.3宽谱光源的自相关特性47
2.5光纤中宽谱光的部分相干特性55
2.5.1光纤中窄谱准单色光的空间强度干涉定律57
2.5.2光纤中宽谱光的谱干涉定律61
2.5.3谱干涉定律微观机制的物理解释64
2.5.4互相干的传播66
2.5.5干涉的互补空间68
2.5.6宽谱光的干涉在互补空间中的表现形式68
参考文献70
第3章 部分偏振光的内禀相干不变性73
3.1引言73
3.2偏振光干涉的相干度74
3.2.1光的偏振态及其描写方法74
3.2.2偏振度的概念75
3.2.3部分偏振光的部分相干性76
3.3部分偏振光的内禀相干不变性80
3.3.1内禀相干度的概念80
3.3.2部分偏振光的内禀相干不变性理论84
3.3.3光波电场部分偏振与相干之间的线性关系92
3.3.4来自同一光源的部分偏振与部分相干光干涉条纹可见度的优化95
3.4单模光纤中的偏振光传输97
3.4.1单模光纤中的偏振光描写方法97
3.4.2外界扰动导致的正交偏振模式耦合103
3.4.3偏振光波传输的矩阵表示115
3.5光纤中光偏振扰动及其等效变换矩阵119
3.5.1挤压所致的线性双折射119
3.5.2扭转引起的偏振特性变化122
3.5.3温度与温度梯度效应对偏振态的影响124
3.6偏振控制方法与控制技术126
3.6.1保偏单模光纤127
3.6.2光纤偏振态控制技术129
3.6.3光学线性变换等效补偿器130
参考文献132
第4章 光纤白光干涉仪与解调仪138
4.1引言138
4.1.1光纤白光干涉仪138
4.1.2光纤白光干涉解调仪138
4.1.3本章 的内容139
4.2光纤白光干涉仪与解调仪的基本器件139
4.2.1光纤准直器139
4.2.2光纤反射器140
4.2.3光纤隔离器141
4.2.4光纤环形器143
4.2.5光纤耦合器144
4.3光纤白光干涉仪的基本构造146
4.3.1散射光场及其Born近似146
4.3.2空时域光纤白光干涉仪152
4.3.3谱域光纤白光干涉仪156
4.3.4偏振相关的光纤白光干涉仪159
4.4光纤链路对串接干涉仪之间的相干信号偏振态的影响168
4.4.1连接光纤对干涉测量的影响168
4.4.2基于内禀相干不变性原理的信号恢复方法169
4.5光纤白光干涉解调仪171
4.5.1空域干涉解调方法（一）：单探测器系统171
4.5.2空域干涉解调方法（二）：CCD线性阵列探测器系统188
4.5.3谱域干涉解调方法198
4.5.4时域相干与谱域相干的关系202
参考文献208
第5章 白光干涉信号处理方法213
5.1引言213
5.2白光干涉信号特征与信号预处理215
5.2.1白光干涉信号特征215
5.2.2合成光源方法218
5.2.3白光干涉信号的预处理算法224
5.2.4基于多光源的预处理算法230
5.2.5信号预处理小结234
5.3时（空）域信号处理方法235
5.3.1条纹重心法236
5.3.2包络提取法239
5.3.3空间频率法251
5.3.4相移干涉法255
5.3.5时（空）域信号处理方法小结257
5.4频（谱）域信号处理方法257
5.4.1白光干涉的频谱域探测258
5.4.2多点法261
5.4.3傅里叶变换法264
5.4.4频（谱）域信号处理方法小结270
参考文献271
第6章 白光相干域测量技术277
6.1引言277
6.2白光相干域测量基本原理279
6.2.1白光相干域测量原理279
6.2.2空间分辨率287
6.2.3色散效应影响289
6.2.4探测信号频率与带宽291
6.2.5本征噪声源293
6.2.6测量灵敏度295
6.2.7关键性能之间的平衡299
6.3白光相干域反射测量技术与应用300
6.3.1OLCR系统典型结构303
6.3.2OLCR测量的关键技术309
6.3.3OLCR测试技术的应用318
6.4白光干涉偏振测量技术336
6.4.1分布偏振串扰测量原理339
6.4.2OCDP测量关键技术344
6.4.3OCDP测试系统构建365
6.5Y波导测试方法与应用372
6.5.1测试原理375
6.5.2测量方法379
6.5.3实验结果384
6.5.4分析与讨论388
参考文献390
第7章 光纤白光干涉传感技术399
7.1引言399
7.2光纤白光干涉传感测量的物理参量400
7.2.1位移测量401
7.2.2压力测量403
7.2.3倾角测量405
7.2.4折射率测量408
7.2.5应变测量411
7.2.6温度测量413
7.3光纤白光干涉单点传感器414
7.3.1光纤白光干涉传感器的尺度特性414
7.3.2典型的单点传感器及其解调方法421
7.4光纤白光干涉分布式传感技术426
7.4.1准分布应变传感器427
7.4.2白光干涉分布式扰动定位传感系统431
7.4.3运动扫描式白光干涉仪及其分布式振动传感系统438
7.5光纤白光干涉传感多路复用与网络技术448
7.5.1白光干涉光纤传感器的多路复用技术449
7.5.2发展光纤传感网络技术的理由454
7.5.3白光干涉传感网络拓扑结构与关键问题455
7.5.4白光干涉传感网络应用方案举例462
参考文献468
第8章 白光相干层析成像技术474
8.1引言474
8.1.1OCT的基本结构475
8.1.2OCT的信号处理方法476
8.2OCT信号特性478
8.2.1单散射和光层析成像478
8.2.2样品的多重散射483
8.2.3探测深度483
8.2.4灵敏度486
8.2.5散斑488
8.2.6分辨率490
8.3OCT光源493
8.3.1相干特性493
8.3.2波长495
8.3.3光谱结构497
8.4低相干干涉仪和OCT500
8.4.1时域OCT500
8.4.2傅里叶域OCT504
8.4.3并行OCT508
8.5功能性OCT511
8.5.1偏振敏感OCT511
8.5.2多普勒OCT514
8.5.3依赖波长的OCT518
8.6OCT应用524
8.6.1眼科中的OCT525
8.6.2OCT活检和功能OCT526
8.6.3非医学OCT531
参考文献532