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苑立波，杨军 著

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• 光纤干涉
• 白光干涉
• 光纤传感
• 光学测量
• 精密测量
• 干涉原理
• 光纤技术
• 光学仪器
• 传感技术
• 光通信

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030457561

版次：1

商品编码：11906286

包装：精装

开本：16开

出版时间：2016-01-01

用纸：胶版纸

页数：547

字数：700000

正文语种：中文

内容简介

　　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。

内页插图

目录

前言

第1章 绪论
1．1 引言
1．2 白光干涉理论及其发展
1．3 光纤白光干涉技术发展历程
1．3．1 光纤白光干涉传感技术
1．3．2 光纤白光干涉测量技术
1．3．3 基于白光干涉的OCT技术
1．4 发展动力
1．4．1 需求牵引的拉动
1．4．2 技术发展的推动
1．5 小结
参考文献

第2章 宽谱光源的相干理论
2．1 引言
2．2 宽谱光源的功率谱及其自相关函数特性
2．3 几种典型的宽谱光源
2．3．1 常用的宽谱光源
2．3．2 LED宽谱光源及其特征参数
2．3．3 SI。D光源
2．3．4 ASE光源
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
2．4 宽谱光源的自相关特性
2．4．1 高斯函数的傅里叶变换特性
2．4．2 光谱密度高斯基函数展开方法
2．4．3 宽谱光源的自相关特性
2．5 光纤中宽谱光的部分相干特性
2．5．1 光纤中窄谱准单色光的空间强度干涉定律
2．5．2 光纤中宽谱光的谱干涉定律
2．5．3 谱干涉定律微观机制的物理解释
2．5．4 互相干的传播
2．5．5 干涉的互补空间
2．5．6 宽谱光的干涉在互补空间中的表现形式
参考文献

第3章 部分偏振光的内禀相干不变性
3．1 引言
3．2 偏振光干涉的相干度
3．2．1 光的偏振态及其描写方法
3．2．2 偏振度的概念
3．2．3 部分偏振光的部分相干性
3．3 部分偏振光的内禀相干不变性
3．3．1 内禀相干度的概念
3．3．2 部分偏振光的内禀相干不变性理论
3．3．3 光波电场部分偏振与相干之间的线性关系
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
3．4 单模光纤中的偏振光传输
3．4．1 单模光纤中的偏振光描写方法
3．4．2 外界扰动导致的正交偏振模式耦合
3．4．3 偏振光波传输的矩阵表示
3．5 光纤中光偏振扰动及其等效变换矩阵
3．5．1 挤压所致的线性双折射
3．5．2 扭转引起的偏振特性变化
3．5．3 温度与温度梯度效应对偏振态的影响
3．6 偏振控制方法与控制技术
3．6．1 保偏单模光纤
3．6．2 光纤偏振态控制技术
3．6．3 光学线性变换等效补偿器
参考文献

第4章 光纤白光干涉仪与解调仪
4．1 引言
4．1．1 光纤白光干涉仪
4．1．2 光纤白光干涉解调仪
4．1．3 本章的内容
4．2 光纤白光干涉仪与解调仪的基本器件
4．2．1 光纤准直器
4．2．2 光纤反射器
4．2．3 光纤隔离器
4．2．4 光纤环形器
4．2．5 光纤耦合器
4．3 光纤白光干涉仪的基本构造
4．3．1 散射光场及其Born近似
4．3．2 空一时域光纤白光干涉仪
4．3．3 谱域光纤白光干涉仪
4．3．4 偏振相关的光纤白光干涉仪
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
4．4．1 连接光纤对干涉测量的影响
4．4．2 基于内禀相干不变性原理的信号恢复方法
4．5 光纤白光干涉解调仪
4．5．1 空域干涉解调方法（一）：单探测器系统
4．5．2 空域干涉解调方法（二）：CCD线性阵列探测器系统
4．5．3 谱域干涉解调方法
4．5．4 时域相干与谱域相干的关系
参考文献

第5章 白光干涉信号处理方法
第6章 白光相干域测量技术
第7章 光纤白光干涉传感技术
第8章 白光相干层析成像技术
参考文献

前言/序言

　　光纤光学技术的迅速发展吸引了越来越多的科技工作者投身到这个不断扩展的研究领域中，使得这个光学分支的发展充满活力。与此同时，由于光纤光学新器件、新效应的不断涌现，反过来对过去传统光学又注入了新的生机。本书就是将光纤技术与传统的干涉光学相结合的一种尝试。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，较为全面地论述了光纤白光干涉原理及其主要应用技术。
　　本书作者在光纤白光干涉技术领域长期从事相关技术的研究工作，这使作者产生了系统汇集成书与该领域同仁共同分享的想法。最初希望立足于总结近二十年来在这方面的工作经验和新发展起来的一些方法。但是作者很快就发现：一方面，有许多计划纳入本书的研究内容还没有完全成熟，作者在相关的课题上对所指导的研究生进行了调整和新的安排，希望通过近几年的努力，使本书的内容更加充实、完整，这导致书稿迟迟不能完成；另一方面，如果仅仅将作者所开展的工作写入书中，这势必会遗漏该领域许多非常重要的工作。因此，作者下决心将该领域重要工作纳入本书的写作计划，以便能够比较深入系统的介绍该领域在各个方面取得的重要进展。与此同时也不断地推进相关的研究工作，使其能够在短期完成的尽快完成，而将现在不能解决的问题提出来，让读者和作者在今后的工作中共同去探索。在这样不断调整与完善的过程中，我们终于完成了本书的写作。
　　在本书稿完成之际，作者要特别感谢东京大学的保利和夫教授和何祖源教授（何教授目前已经到上海交通大学任职），在东京大学COE计划的支持下，作者有幸到该校进行短期访学，并在访学期间完成了本书第2章和第3章的写作。特别感谢香港理工大学的周利民教授，受他的访学邀请，作者才能数月间暂时避开杂务搅扰而专心于本书第4章和第7章的写作。还要感谢我们的学生对本书的贡献，他们参与了本书材料的整理并绘制了大量的插图。
　　感谢国家自然科学基金重大项目（61290314），科技部国家重大科学仪器设备开发专项（2013YQ040815）、科技部国际合作计划项目多年来对本项研究工作的支持。
　　本书的第1～4章以及第7章由苑立波撰写，第5、6章由杨军撰写，第8章是由宋红彬博士编译整理了A.F.Fercher等的综述性文章而形成的，特此致谢。在书稿的撰写过程中，我们还参考了大量的国内外文献资料，并将这些研究者们卓过的工作和对本专业领域的贡献体现在书中，这些贡献通过引用和参考文献的方式逐项标注，仅此一并致谢。
　　本书的出版离不开科学出版社编辑的鼓励、支持以及细心的编辑，同时还要感谢国家科学技术学术著作出版基金对本书的资助。
　　由于书中许多内容仍处于探索之中，难免存在不妥之处，希望读者指出不足，将意见和建议反馈给我们，以便在本书再版时进行补充和修改。

好的，这是一本关于高分子材料的结构、性能与加工的专业书籍的详细简介，内容涵盖了从基础理论到实际应用的多个层面，力求详实而深入，适合高分子科学、材料工程及相关领域的研究人员、工程师和学生阅读。 --- 高分子材料的结构、性能与加工 内容概要 本书系统而深入地探讨了高分子材料的分子结构、宏观性能、加工技术及其应用，旨在为读者提供一个全面、扎实的高分子科学知识体系。全书内容紧密围绕高分子材料的“结构-性能-加工”这一核心逻辑展开，内容涵盖了高分子化学基础、物理化学、流变学、力学性能分析、加工工艺优化以及先进功能材料的开发等多个关键领域。本书的特色在于理论深度与工程实践的紧密结合，详尽的图表、实例分析和前沿进展的引入，使其成为一本兼具学术价值和工程指导意义的权威参考书。 --- 第一部分：高分子基础与结构表征 (The Foundations of Polymer Science) 本部分构建了理解高分子材料的分子基础。 第一章：高分子化学与合成概述 详细阐述了高分子的基本概念、命名法及分类体系。重点分析了逐步聚合（缩聚、逐步加成）和连锁聚合（自由基、离子型、配位聚合）的反应机理、动力学控制因素以及如何通过调控引发剂、单体和反应条件来控制分子量分布（如使用活性聚合技术）。此外，还涵盖了共聚物的结构设计，如无规、交替、嵌段和接枝共聚物，及其对最终材料性能的影响。 第二章：高分子链的形态学与结构分析 深入解析了高分子链在空间中的构象（扭曲、旋转异构）和聚集态结构。本章详细介绍了结晶学原理，包括晶体结构、结晶度测定方法（如差示扫描量热法DSC、X射线衍射XRD）和结晶动力学。对于非晶态高分子，重点探讨了玻璃化转变温度（Tg）的物理意义、影响因素（分子量、侧基效应、增塑剂作用）及其精确测量技术。结构分析部分详述了凝胶渗透色谱（GPC）在分子量测定中的应用、核磁共振（NMR）对微观结构（如顺序度、端基分析）的解析，以及动态机械分析（DMA）在评估分子链段运动方面的作用。 第三章：高分子溶液与相平衡 本章聚焦于高分子在溶剂中的行为。系统阐述了高分子溶液的热力学，包括Flory-Huggins理论的推导与应用，用于计算粘度特性与溶解度参数。详细分析了稀溶液、浓溶液和凝胶状态下的粘弹性行为，并引入了Zimm, Debye, 静态光散射（SLS）等先进技术，用以测定高分子的绝对分子量和均方末端距。 --- 第二部分：高分子材料的宏观性能 (Macroscopic Properties and Characterization) 本部分将分子结构转化为可测量的宏观物理和化学性能。 第四章：高分子力学性能与粘弹性理论 这是全书的核心章节之一。全面讲解了线性粘弹性理论，包括松弛模量、蠕变柔量和储能模量、损耗模量的概念。深入分析了时间-温度等效原理（TTSP）及其在预测高分子材料长期行为中的应用。针对固态高分子，详细讨论了拉伸、压缩、弯曲和冲击性能的测试标准与机制，特别是韧性-脆性转变的分子解释。对于橡胶态高分子，则详述了统计橡胶理论（弹性模量与交联密度、链长之间的关系）。 第五章：高分子热性能、电性能与化学稳定性 热性能方面，除了Tg和熔点Tm的分析外，本章探讨了热氧化降解、热裂解的机理、动力学模型，以及如何通过抗氧剂、光稳定剂等助剂来提高材料的热稳定性和使用寿命。电性能部分，重点分析了电导率、介电常数和击穿强度，这些参数与高分子材料在电子和电气工程中的应用密切相关。化学稳定性章节则深入讨论了溶胀、溶解、渗透过程，以及高分子材料在特定化学环境（如酸、碱、溶剂、高能辐射）下的老化与失效机制，并介绍了交联和共价改性对稳定性的影响。 --- 第三部分：高分子加工、流变学与应用 (Processing, Rheology, and Applications) 本部分关注如何将高分子材料转化为实用的工程部件，并探讨了其在先进技术中的前沿应用。 第六章：高分子流变学原理与应用 流变学是理解高分子加工过程的关键。本章详细介绍了非牛顿流体的本构方程，如幂律模型、宾汉塑性模型。重点分析了聚合物熔体（高粘度流体）的流变行为，包括剪切速率、剪切速率梯度和温度对粘度的影响。深入探讨了拉伸流变学（管式、单轴、双轴拉伸）对取向度的影响，以及弹道效应（Die Swell）的机理。本章为挤出、注塑、压延等成型工艺的参数优化提供了理论基础。 第七章：高分子成型加工工艺 系统阐述了主要的聚合物加工技术： 1. 挤出成型 (Extrusion)：螺杆设计、机筒温度分布、模头设计对产品几何形状和内部缺陷的控制。 2. 注射成型 (Injection Molding)：从熔体填充、保压、冷却到顶出全过程的流动分析和热量传递模型，重点解决缩孔、翘曲、内应力等常见缺陷的预防。 3. 吹塑与压延 (Blow Molding & Calendering)：对薄膜和管材生产中拉伸取向和厚度均匀性的控制。 4. 反应性加工 (Reactive Processing)：如反应性挤出、原位聚合，用于制备原位复合材料或原位交联体系。 第八章：先进功能高分子材料与复合技术 本章探讨了高分子材料在尖端领域的最新发展： 1. 高分子复合材料 (Polymer Composites)：包括纤维增强（碳纤维、玻璃纤维）和纳米填料（粘土、碳纳米管、石墨烯）的界面粘接、有效介质理论的适用性分析，以及纳米复合材料的渗流阈值与性能突变现象。 2. 智能与响应材料：形状记忆聚合物、自修复高分子、导电高分子（本征和外掺杂机制）的构筑与应用。 3. 生物与医用高分子：生物相容性、可降解高分子的设计原则，用于药物缓释和组织工程支架的构建。 --- 总结特点 本书结构严谨，逻辑清晰，从微观结构到宏观性能，再到工业化生产，形成了一个完整的知识链条。它不仅提供了详尽的实验数据和分析方法，更注重理论与实践的相互印证，是高分子专业人士深入理解和创新材料设计的必备工具书。书中包含大量原创性的计算模型和案例分析，极大地提升了读者的工程解决问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

近期，我因为工作需要，开始接触到一些与高精度测量相关的项目。在了解了多种测量技术后，光纤白光干涉给我留下了深刻的印象，其高分辨率和无需接触的特性非常吸引人。《光纤白光干涉原理与应用》这本书的出现，恰好满足了我对这一技术的需求。我比较关心书中关于“原理”部分的深度和广度。白光干涉的核心在于如何处理宽谱光源的干涉信号，以及如何从复杂的干涉条纹中准确提取相位信息。我希望书中能够详细解释不同光源（如超荧光光源、LED等）的特性及其对干涉效果的影响，以及如何通过先进的信号处理算法，如傅里叶变换法、相位扫描法等，来实现高精度的相位解调。同时，对于“应用”部分，我希望能够看到更加多样化的实际案例，不仅仅是传统的表面形貌测量，还包括一些新兴的应用领域，比如在航空航天领域的精密仪器校准、在环境监测中对微小污染物粒子的检测、甚至是在通信领域的光器件参数测量等。这本书能否提供一些具体的系统设计思路和性能评估方法，将是我评价其价值的重要标准。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《光纤白光干涉原理与应用》，还没来得及细细品读，但仅从目录和前言来看，我就对接下来的阅读充满了期待。这本书的装帧设计很简洁大气，纸张的触感也相当不错，翻阅时能感受到一种沉甸甸的知识分量。我主要是一名软件工程师，虽然工作内容与光学领域并不直接相关，但我一直对光学传感技术有着浓厚的兴趣，尤其是近年来随着物联网和智能制造的发展，对高精度、非接触式测量方法的需求日益增长。光纤白光干涉作为一种非常有潜力的测量技术，其原理的深入剖析和广泛的应用前景，让我觉得这本书或许能为我提供一些跨界思考的灵感。我特别关注书中对干涉条纹的解读、相位解调的算法以及不同类型的光纤干涉仪的结构对比。如果书中能有更生动的图示来解释复杂的物理过程，那就更好了。我期望能从这本书中学习到扎实的理论基础，理解其核心的技术难点，并能了解到其在工业界的一些实际案例，比如在精密机械加工、生物医学检测或是地质勘探等领域的应用。希望阅读后，我能对白光干涉技术有一个更全面、更深入的认识。

评分☆☆☆☆☆

作为一名光电工程师，我一直关注着光学传感技术的最新发展。《光纤白光干涉原理与应用》这本书的书名，准确地抓住了光纤传感和白光干涉这两个热门领域，让我对其内容充满了好奇。我主要关注的是书中在“应用”方面的创新性和实用性。光纤技术本身就具备了抗电磁干扰、传输损耗小、易于布设等优点，将其与白光干涉技术结合，能够极大地拓展传感器的应用范围和性能。我特别希望书中能深入探讨如何构建高性能的光纤白光干涉传感器，包括光纤耦合效率的优化、干涉臂长度的精确控制、以及如何设计能够适应复杂环境（如高温、高压、腐蚀性介质等）的传感探头。此外，对于“原理”部分，我期望书中能有对白光干涉在光纤中的特殊效应的分析，例如光纤色散、模式耦合等对干涉信号可能产生的影响，以及如何通过理论模型和实验手段来解决这些问题。如果书中能够提供一些实际的工程化案例，例如在石油天然气管道监测、桥梁结构健康监测、或者医学影像诊断等方面的应用实例，并详细介绍其系统架构、关键技术参数和性能指标，那我将会觉得这本书非常有价值。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚入行的光学工程师，我一直在寻找能够系统性梳理光纤白光干涉理论并结合实际应用的教材。《光纤白光干涉原理与应用》这本书的出现，就像是为我量身定制的。我一直对白光干涉的独特性感到好奇，相较于单色光干涉，白光干涉具有条纹清晰、易于定位零级干涉等优点，这使得它在许多高精度测量场景下拥有独特的优势。本书的题目直接点明了核心内容，让我一眼就能看出其专业性和聚焦性。我特别关注书中对于“原理”部分的阐述，是否能够清晰地解释白光干涉的产生机制、光谱特性以及与单色光干涉的本质区别。另外，“应用”部分是检验理论价值的关键，我期望书中能详细介绍各种基于光纤的白光干涉传感器，例如迈克尔逊干涉仪、萨纳克干涉仪等在光纤实现中的具体结构和工作方式。同时，书中对于数据处理和误差分析的讲解也至关重要，毕竟在实际应用中，如何从复杂的干涉信号中提取准确的测量结果，并控制和减小误差，是技术落地的关键。我希望这本书能够帮助我打下坚实的基础，为未来的科研工作提供理论指导和实践参考。

评分☆☆☆☆☆

我是一名实验室的研究员，主要从事微纳结构的光学表征。对于《光纤白光干涉原理与应用》这本书，我最期待的部分是其在前沿应用方面的探讨。白光干涉技术以其高分辨率和对被测对象表面形貌的非接触式测量能力，在微纳加工、半导体器件检测、材料表面形貌分析等领域有着不可替代的作用。这本书的书名暗示了它可能深入讲解如何利用光纤将白光干涉技术延伸到更复杂的测量环境中，例如难以直接接触的区域，或是需要进行远距离传感的场景。我希望书中能够详细阐述如何设计和构建适用于不同应用场景的光纤白光干涉系统，包括光纤耦合、分束、延迟线等关键组件的设计考虑。此外，对于干涉信号的解调算法，尤其是面对噪声和环境干扰时的鲁棒性，我希望书中能提供一些前沿的研究进展和优化策略。如果书中能包含一些具体的实验案例，比如测量微纳器件的表面粗糙度、检测生物样本的细胞形貌，或者在极端环境下进行形貌扫描等，那将极大地提升这本书的实用价值。我期待这本书能够为我的研究提供新的思路和技术支持。