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目 录1

前言1

绪论1

第一章光纤波导理论4

第一节光线理论4

一、阶跃光纤 二、梯度光纤11

第二节模式理论11

一、阶跃光纤 二、梯度光纤30

第二章光纤模式耦合理论30

第一节幅度耦合方程30

一、模式耦合幅度方程 二、幅度耦合方程的微扰解三、阶跃光纤耦合系数第二节光纤的周期畸变39

第三节功率耦合方程43

第一节光纤的偏振与双折射53

第三章光纤的基本特性53

一、基本方程 二、稳态解 三、脉冲响应53

一、单模光纤的偏振 二、单模光纤的双折射 三、偏振型单模光纤第二节光纤的色散特性74

一、光纤色散的种类 二、阶跃光纤的色散 三、梯度光纤的色散第三节光纤的损耗81

一、本征损耗 二、杂质吸收 三、结构缺陷损耗84

第四节光纤的非线性特性84

一、受激喇曼散射（SRS） 二、受激布里渊散射（SBS）三、光感应双折射 四、自相位调制（SPM）第五节光纤的物理与化学性能93

一、物理性能 二、化学性能98

第四章光纤传感器用光源98

第一节光源的性质及分类98

第二节发光二极管100

一、表面发光二极管 二、侧边发光二极管 三、超辐射发光二极管第三节半导体激光器108

一、注入式半导体激光器 二、半导体激光器的主要特性三、半导体异质结激光器 四、分布反馈半导体激光器第四节氦氖激光器122

一、氦氖激光器的结构原理 二、氦氖激光器输出光束的特性第五节其它光源127

第五章光纤传感器用光探测器132

第一节概述132

一、白炽光源 二、固体激光器132

一、光探测器的分类 二、光电探测器原理 三、光探测器的特性参数 四、光探测器的噪声第二节半导体光探测器142

一、硅光电二极管 二、PIN光电二极管 三、雪崩式光电二极管（APD） 四、其它光探测器第三节光电倍增管154

一、基本工作原理 二、二次电子发射和倍增效应 三、基本工作电路 四、光电倍增管的使用第六章光调制技术160

第一节光强度调制160

一、微弯效应光强度调制技术 二、光强度的外调制技术三、折射率光强度调制技术第二节偏振调制178

一、普克耳效应 二、平方电光效应 三、磁致旋光效应四、光弹效应第三节相位调制191

一、光的相位调制和干涉测量 二、光纤中的相位调制三、几种物理效应第四节频率调制209

一、光学多普勒概念 二、光纤多普勒技术214

第五节颜色调制214

一、光纤颜色探测 二、光纤法布里－珀罗滤光技术三、光纤pH探测技术第七章 热工参数测量光纤传感器219

第一节光纤温度传感器219

一、相位调制型光纤温度传感器 二、热辐射光纤温度传感器三、传光型光纤温度传感器第二节光纤流量流速传感器244

一、光纤旋涡流量计 二、光纤激光多普勒测速计第三节光纤压力传感器253

第一节光纤电流传感器275

一、用于压力传感的马赫－泽德光纤干涉仪 二、偏振型光纤压力传感器 三、差分外差法光纤压力传感器 四、利用纵向应力作用的光纤压力传感器 五、反射型光纤压力传感器六、利用受激喇曼效应的光纤压力传感器第八章 电磁参数测量光纤传感器275

一、利用法拉第效应的光纤电流传感器 二、金属被覆多模光纤电流传感器 三、光纤干涉型电流传感器第二节光纤电压电场传感器281

一、利用PVF2材料的光纤电场传感器 二、用于高压电气系统中的电压电场传感器第三节光纤磁场传感器287

一、利用磁致伸缩效应的光纤磁场传感器 二、用于高压电气系统中的光纤磁场传感器第九章 机械量测量光纤传感器297

第一节光纤位移传感器297

一、光纤开关与定位装置 二、天线型光纤位移传感器三、受抑全内反射光纤位移传感器 四、压电与磁致伸缩材料伸缩位移光纤传感器 五、光纤微弯位移传感器 六、光纤干涉型位移传感器第二节速度、加速度光纤传感器329

一、光纤激光渡越速度计 二、利用马赫－泽德干涉仪的光纤加速度计 三、倾斜镜式光纤加速度计第三节光纤振动传感器339

一、低频相位调制光纤振动传感器 二、利用光弹效应的光纤振动传感器第十章其它光纤传感器351

第一节光纤陀螺仪351

一、塞格纳克效应 二、光纤陀螺仪中的相移检测357

第二节用于监测空气污染的光纤传感器系统357

一、工作原理 二、光纤监测系统362

第三节医用光纤传感器362

一、光纤测氧计 二、光纤血流计 三、其它医用光纤传感器附录光纤传感器用光纤制品374

参考文献385