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第1章　绪论1

1.1 引言1

1.2　光纤光栅的重要性1

1.3　本书的主要内容5

参考文献6

第2章　光纤的光敏性13

2.1 引言13

2.2　光纤材料的光敏性14

2.3　光纤光栅的光敏类型15

2.3.1 Ⅰ型光栅16

2.3.2 ⅡA型光栅16

2.3.3 Ⅱ型光栅17

2.4　光纤光敏性的各向异性18

2.5　锗硅光纤的光敏性机理18

2.5.1　掺锗石英光纤材料光敏性的缺陷和紫外吸收谱19

2.5.2　掺锗石英光纤材料光敏性的微观机理21

2.6　光纤材料的紫外增敏技术22

2.6.1　载氢增敏技术23

2.6.2　光纤材料的换原性处理24

2.6.3　多种掺杂24

2.7　锗硅光纤的光敏性模型25

2.7.1　色心模型25

2.7.2　密致模型26

2.8　非锗硅光纤的光敏性28

2.9　光纤光栅的生命周期和稳定性29

2.9.1　光纤光栅的热退化29

2.9.2　光纤光栅的机械强度31

参考文献32

第3章　光纤光栅的写入法42

3.1 引言42

3.2　内部写入法42

3.3.1　分振幅干涉仪44

3.3　干涉写入技术44

3.3.2　分波阵面干涉仪49

3.4　逐点写入法51

3.5　振幅掩模写入法52

3.6　相位掩模写入法53

3.6.1　相位掩模的近场衍射特性53

3.6.2　相位掩模的接触式写入法57

3.6.3　改变相位掩模的周期59

3.6.4　相位掩模干涉仪的非接触式写入法61

3.7　光纤光栅的制作64

3.7.1　光纤Bragg光栅64

3.7.2　闪耀光纤光栅65

3.7.3　啁啾光纤光栅66

3.7.4　长周期光纤光栅68

3.7.5　超结构光纤光栅69

3.7.6　多重写入光纤光栅70

3.7.8　Moiré光纤光栅71

3.7.7　相移光纤光栅71

3.7.9　变迹光纤光栅72

参考文献72

第4章　光纤光栅的模式理论79

4.1 引言79

4.2　光纤光栅的理论模型80

4.3　耦合模理论83

4.3.1　纵向耦合的特点84

4.3.2　光纤Bragg光栅85

4.3.3　啁啾光纤光栅90

4.3.4　闪耀光纤光栅92

4.3.5　包层模耦合93

4.3.6　辐射模耦合94

4.3.7　长周期光纤光栅95

4.3.8　光栅的非线性效应97

4.4　转移矩阵法99

4.5　Fourier变换法101

参考文献102

第5章　光纤光栅传感器105

5.1 引言105

5.2　光纤Bragg光栅传感器106

5.2.1　应变传感模型108

5.2.2　温度传感模型114

5.2.3　动态磁场的传感模型116

5.3　光纤Bragg光栅传感信号的检测116

5.3.1　光谱仪和多波长计117

5.3.2　边缘滤波器119

5.3.3　可调谐滤波器121

5.3.4　波长可调谐光源127

5.3.5　CCD分光仪129

5.3.6　光纤Fourier变换光谱法130

5.3.7　干涉仪131

5.4　啁啾光纤光栅传感器133

5.4.1　宽带啁啾光栅传感器133

5.4.2　锥形啁啾光栅传感器134

5.4.3　非对称啁啾光栅传感器134

5.4.4　内光栅传感134

5.5　长周期光纤光栅传感器136

5.6　光纤Bragg光栅激光传感器138

5.6.1　单点和多点Bragg光栅激光传感器139

5.6.2　Bragg光栅激光传感器的超高分辨率解调141

5.7　其他传感类型142

5.8　检测方案的偏振稳定性142

参考文献142

第6章　光纤光栅传感器的集成和数据融合151

6.1 引言151

6.2　光纤光栅传感器的集成和数据融合模型151

6.3　复用技术153

6.3.1　波分复用154

6.3.2　时分复用157

6.3.3　空分复用159

6.4　Bragg光栅和干涉传感器的同时检测161

6.5　温度和应变的同时测量161

6.5.1　光纤Bragg光栅的热机方程162

6.5.2　表观热应变163

6.5.3　热补偿的工作原理164

6.5.4　外温度补偿165

6.5.5　内温度补偿166

6.5.6　应变和温度的交叉敏感174

6.6　Bragg光栅干涉传感器174

6.6.1　作为Bragg反射器的反射传感阵列174

6.6.2　使用Bragg反射器的嵌套式光纤干涉仪175

6.6.3　基于Bragg光栅的Fabry-Perot传感器176

6.6.4　基于啁啾光栅的多波长Fabry-Perot传感器177

6.7　光纤智能结构178

6.7.1　光纤光栅结构传感器的安装179

6.7.2　光纤埋入对结构的影响184

6.7.3　传感器的规格186

参考文献187

第7章　光纤光栅的传感应用199

7.1 航空航天200

7.2　舰船201

7.3　土木工程202

7.4　石化工业207

7.5 电力工业208

7.6　核工业209

7.7　医学211

7.8　其他应用212

7.9　现状与展望212

参考文献213