光纤传感器及其应用技术(微课视频版高等学校电子信息类专业系列教材)

为了适应光纤传感技术 和产业的高速发展，本书以 光纤传感器的光调制机理为 主线，讨论了强度调制、相 位调制、波长调制和偏振态 调制四大类典型光纤传感器 的传感机制、关键技术和应 用范例，以及近年来多行业 规模化应用的分布式光纤传 感技术的原理、设计方法和 关键技术；选择性地将物联 网技术中的重要骨架——光 纤成网技术，新型光纤—— 聚合物光纤、光子晶体光纤 和纳米光纤及其传感应用作 为光纤技术的重要延伸与拓 展内容。本书跟踪学科最新 进展，实例丰富，便于读者 在充分了解光纤传感器的基 础理论、熟悉工程应用方法 的同时，开阔科研视野、了 解学科动态、启发创新思维 。 本书适合作为高等学校 电子信息、自动控制、机电 及相关专业的教材，也可作 为光纤和传感器领域工程技 术人员的参考书。

黎敏：工学博士、教授、博士生导师。主讲本科生《光纤传感技术》、《光纤光学》。湖北省线上线下混合式一流课程、中国大学慕课《光纤传感技术》负责人。指导本科生获湖北省大学生科研成果一等奖。主编《光纤传感器及其应用技术》、《光纤光学》等教材；参与完成的教学成果获湖北省教学成果奖1项。

第1章 光纤技术基础 1.1 光纤的基本特性 1.1.1 均匀折射率光纤中光线的传播与数值孑L径 1.1.2 光纤的弯曲 1.1.3 光纤端面的倾斜效应 1.1.4 圆锥形光纤 1.1.5 光纤的损耗 1.1.6 光纤的色散 1.2 常用光纤器件 1.2.1 光纤定向耦合器、环形器与波分复用器 1.2.2 光纤偏振器件 1.2.3 全光开关 1.2.4 光纤光栅与光纤滤波器 1.2.5 光调制器 1.2.6 掺杂光纤激光器 1.2.7 大功率光纤激光器与包层泵浦技术 1.2.8 光纤放大器 1.3 本章小结 习题与思考 第2章 强度调制型光纤传感器 2.1 强度调制传感原理 2.1.1 反射式强度调制 2.1.2 透射式强度调制 2.1.3 光纤模式功率分布强度调制 2.1.4 折射率强度调制 2.1.5 光吸收系数调制 2.2 强度调制型光纤传感器的补偿技术 2.2.1 光源负反馈稳定法 2.2.2 双波长补偿法 2.2.3 旁路光纤监测法 2.2.4 光桥平衡补偿法 2.2.5 神经网络补偿法 2.3 强度调制型光纤传感器的类型及应用实例 2.3.1 光纤微弯传感器 2.3.2 光纤温度传感器 2.4 强度调制型光纤传感器的研究与发展方向 习题与思考 第3章 相位调制型光纤传感器 3.1 相位调制传感原理 3.1.1 应力应变效应 3.1.2 温度应变效应 3.2 光纤干涉仪的类型 3.2.1 MZ和迈克尔逊光纤干涉仪 3.2.2 Sagnac光纤干涉仪 3.2.3 光纤F-P干涉仪 3.2.4 光纤环形腔干涉仪 3.2.5 相位压缩原理与微分干涉仪 3.2.6 白光干涉型光纤传感器 3.3 相位调制型光传感器的信号解调技术 3.3.1 干涉仪的信号解调 3.3.2 光纤锁相环方法 3.3.3 相位生成载波解调方案 3.4 光纤干涉仪的传感应用实例 3.4.1 振动传感器 3.4.2 磁场传感器 3.4.3 电流传感器 3.5 相位调制型光纤传感器的发展 习题与思考 第4章 波长调制型光纤传感器 4.1 波长调制传感原理 4.2 光纤布拉格光栅传感器 4.2.1 光纤布拉格光栅传感模型 4.2.2 光纤光栅增敏与去敏设计 4.2.3 光纤布拉格光栅在光纤传感领域中的典型应用 4.3 光声光谱微量气体检测技术 4.3.1 光声光谱原理 4.3.2 光声气室的设计与优化 4.3.3 微量气体的光声光谱法高精度检测实例 4.4 光纤SPR传感器 4.4.1 SPR原理与理论模型 4.4.2 光纤SPR传感器及其应用 4.5 光纤荧光温度传感器 4.6 光纤黑体（高温）温度计 习题与思考 第5章 偏振态调制型光纤传感器 5.1 偏振态调制传感原理 5.1.1 泡克耳斯效应 5.1.2 克尔效应 5.1.3 法拉第效应 5.1.4 弹光效应 5.2 偏振态调制型光纤传感器类型及应用实例 5.2.1 光纤电流传感器 5.2.2 BSO晶体光纤电场传感器 5.2.3 医用体压计 5.2.4 动脉光纤血流计 5.2.5 光纤偏振干涉仪与反射型光纤电流传感器 习题与思考 第6章 分布式光纤传感器 6.1 引言 6.2 时域分布式光纤传感器 6.2.1 光纤中的背向散射光分析 6.2.2 OTDR技术 6.2.3 基于瑞利散射的分布式光纤传感技术 6.2.4 拉曼散射型分布式光纤传感技术 6.2.5 布里渊散射型分布式光纤传感技术 6.2.6 不同分布式温度传感方案比较 6.3 其他（准）分布式光纤传感器 6.3.1 光纤F-P传感器 6.3.2 基于干涉的分布式光纤传感器 6.4 分布式光纤传感器的应用 6.5 本章小结 习题与思考 第7章 光纤传感网络技术 7.1 概述 7.1.1 可用于构成光传感网的光纤传感器 7.1.2 成网技术 7.2 光纤光栅传感网络 7.3 基于干涉型光纤传感器的光纤传感网 7.3.1 大规模干涉型光纤传感网络的基本结构 7.3.2 超大容量干涉型光纤传感网络的信号处理方法 7.3.3 超大容量干涉型光纤传感网络的偏振诱导信号衰落与控制方法 7.3.4 长距离复合复用网络结构中的光放大机理及极限性能 习题与思考 第8章 新材料光纤传感器及其应用技术 8.1 光子晶体光纤及其在传感中的应用 8.1.1 光子晶体光纤 8.1.2 光子晶体光纤传感器 8.1.3 PCF小结 8.2 聚合物光纤及其在传感中的应用 8.2.1 聚合物光纤材料及类型 8.2.2 多模聚合物光纤传感器及其应用 8.2.3 单模聚合物光纤传感器及其应用 8.3 本章小结 习题与思考 第9章 微纳光纤与传感器 9.1 微纳光纤 9.1.1 微纳光纤的典型特征 9.1.2 微纳光纤的制造与操作 9.2 微纳光纤的光传输特性分析 9.2.1 微纳光纤的光波导模型 9.2.2 微纳光纤模式分析与单模条件 9.2.3 微纳光纤的传输损耗 9.2.4 微纳光纤的色散与超连续谱 9.3 微纳光纤