基於微納米工藝技術的新型光縴模式乾涉器件原理與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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羅海梅，李新碗 著

圖書標籤:

• 光縴器件
• 模式乾涉
• 微納米工藝
• 光學傳感器
• 光通信
• 集成光子學
• 生物傳感
• 新型光縴
• 乾涉原理
• 光縴光學

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030522382

商品編碼：29692409315

包裝：平裝

齣版時間：2017-04-01

基本信息

書名:基於微納米工藝技術的新型光縴模式乾涉器件原理與應用

：58.00元

售價：39.4元,便宜18.6元,摺扣67

作者:羅海梅,李新碗

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2017-04-01

ISBN：9787030522382

字數：

頁碼：144

版次：31

裝幀：平裝

開本：32開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書論述瞭基於微納米結構和尺度的新型光縴模式乾涉器件的原
理、建模、製備和特性，包括具有微納米厚液晶塗敷層的長周期光縴光
柵和局部彎麯的微納米光縴模式乾涉儀。應用四層模型分析瞭具有高摺
射率微納米塗敷層的長周期光縴光柵中的模式遷移效應和調諧特性，采
用刷塗工藝在ＬＰＦＧ錶麵製備瞭不同厚度的液晶塗敷層，利用模式遷移
效應在實驗上實現瞭ＬＰＦＧ 的大範圍熱光／電光調諧；用階梯近似法和
直波導等效法分析瞭具有彎麯結構的錐形微納米光縴的傳輸特性，理論
研究並實驗驗證瞭基於此類結構的模式乾涉儀傳輸譜的溫度不敏感條
件，實現瞭高靈敏度摺射率傳感和微位移傳感。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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光縴傳感技術的新視野：多物理量精密測量與智能感知 本書深入探討光縴傳感技術在現代科學研究與工業應用中的前沿進展，重點聚焦於如何利用光縴的獨特物理特性，實現對環境物理量的多維度、高精度測量，並以此為基礎構建智能化感知係統。本書內容不涉及微納米工藝技術在光縴模式乾涉器件中的具體應用。 第一部分：光縴傳感基礎理論與核心技術 1. 光縴光學基礎迴顧： 光波在光縴中的傳播機製： 本章首先係統迴顧光波在縴芯和包層中傳播的基本原理，包括全內反射、模式理論（單模、多模）、有效摺射率、模場直徑等關鍵概念。詳細闡述不同模式的傳播特性及其對外界環境的敏感度差異，為後續的傳感機製搭建奠定理論基礎。 光縴結構與材料特性： 介紹常見光縴類型（如石英光縴、塑料光縴）的結構特點、材料成分及其對光傳輸性能的影響。探討不同光縴材料的光學常數、熱光效應、壓光效應等物理性質，這些性質是光縴傳感器對外界物理量敏感性的內在根源。 光縴損耗與色散： 詳細分析光縴中存在的各種損耗機製（如吸收損耗、散射損耗、彎麯損耗），以及色散對信號質量的影響（如模式色散、材料色散、波導色散）。理解這些因素對於設計高效、可靠的光縴傳感係統至關重要，可以指導優化傳感器的設計和信號處理算法。 2. 光縴傳感器的基本原理： 基於光場調製的傳感機製： 本節深入剖析光縴傳感器如何通過各種物理效應改變光波在光縴中的傳播特性，從而實現對外部環境的感知。重點介紹以下幾種核心調製機製： 光強調製： 討論如何通過改變光的強度來反映被測量的變化，例如利用光縴斷裂或彎麯導緻的光功率衰減。 相位調製： 詳細闡述光波在光縴中的相位變化如何與外界物理量的變化相關聯。這包括： 摺射率變化： 溫度、壓力、化學物質等引起的縴芯或包層摺射率改變，直接影響光波的傳播速度和相位。 光縴長度變化： 溫度、應力等引起的縴芯長度變化，導緻光程長度改變，進而引起相位纍積。 雙摺射效應： 介紹應力、溫度不均勻性等引起的雙摺射變化，以及如何利用偏振光來檢測這些變化。 波長調製： 探討如何通過改變光的波長來編碼信息，例如利用某些特殊光縴結構對特定波長光的敏感性。 偏振態調製： 詳細介紹光波偏振態在光縴中如何受到應力、溫度等影響而發生變化，以及如何利用偏振敏感的光縴或耦閤器來實現傳感。 乾涉技術在光縴傳感中的應用： 介紹各種基於乾涉原理的光縴傳感器的基本結構和工作模式，包括： 馬赫-曾德爾乾涉儀 (MZI)： 闡述其分束、閤束原理，以及如何利用其兩個臂的相位差來放大對物理量變化的響應。 法布裏-珀羅乾涉儀 (FPI)： 介紹其多光路乾涉的特性，以及如何利用其諧振腔內的光程變化來提高傳感靈敏度和分辨率。 Sagnac乾涉儀： 重點討論其在慣性導航和應變傳感中的應用，以及其對逆嚮傳播光的影響。 分布式傳感技術： 介紹瑞利散射、拉曼散射、布裏淵散射等光縴非綫性散射現象，並闡述如何利用這些散射信號的空間分布和頻率/強度變化來實現光縴沿綫多個點的分布式測量。重點關注布裏淵光時域反射 (BOTDR) 和布裏淵光時域分析 (BOTDA) 技術在溫度和應力分布式監測中的原理和應用。 第二部分：多物理量精密測量技術 1. 基於光縴傳感器的溫度測量： 熱光效應傳感器： 詳細分析溫度變化引起的光縴摺射率變化（熱光係數）和熱膨脹效應（熱膨脹係數）如何影響光的相位和光程。介紹基於標準光縴、特殊縴芯結構（如長周期光柵）以及摻雜光縴的多種溫度傳感器方案。 長周期光柵 (LPFG) 溫度傳感器： 闡述LPFG的諧振原理，以及其諧振波長對溫度的敏感度。討論LPFG的結構設計、製作工藝（非工藝細節）對溫度測量精度的影響。 布裏淵散射溫度傳感器： 深入分析布裏淵頻移與溫度的綫性關係，以及其在寬範圍、高精度溫度測量中的優勢，特彆是在惡劣環境下的應用。 2. 基於光縴傳感器的應力與應變測量： 壓光效應傳感器： 討論應力或應變引起的光縴縴芯摺射率變化（壓光效應）和光縴長度變化（應變效應）。 光縴布拉格光柵 (FBG) 應變傳感器： 詳細闡述FBG的反射原理，以及其中心反射波長與應變和溫度的耦閤關係。介紹如何通過解耦溫度和應變的影響，實現高精度的應變測量。 分布式應變測量： 重點介紹BOTDA技術在結構健康監測、地質勘探等領域的分布式應變測量應用。 3. 基於光縴傳感器的壓力與液位測量： 膜片式光縴壓力傳感器： 介紹如何將光縴傳感器（如FBG、LPFG）與彈性膜片結閤，利用膜片形變引起的光縴應變來測量壓力。 光縴彎麯與形變壓力傳感器： 探討如何設計光縴結構，使其對壓力引起的彎麯或形變敏感，從而實現非接觸或特殊場閤的壓力測量。 光縴浮球液位傳感器： 介紹利用光縴傳感器檢測浮球位置變化，實現液位的高精度測量。 4. 基於光縴傳感器的位移與振動測量： 光縴乾涉儀式位移傳感器： 詳細分析MZI、FPI等乾涉儀在微小位移測量中的原理，以及其靈敏度極限。 光縴應變計在位移測量中的應用： 闡述如何利用FBG等應變傳感器監測結構變形，從而間接測量位移。 光縴振動傳感器： 介紹基於光縴長度變化、麯率變化或光強衰減的振動傳感原理，以及其在結構監測、聲學探測等方麵的應用。 5. 基於光縴傳感器的其他物理量測量： 氣體傳感： 介紹如何利用吸附瞭特定敏感材料的光縴對某些氣體分子的敏感性，實現對氣體濃度、濕度等的測量。 生物醫學傳感： 探討將光縴傳感器應用於生物信號（如pH、葡萄糖、DNA）的檢測，及其在醫療診斷和生命科學研究中的潛力。 磁場與電場傳感： 介紹基於磁緻伸縮效應或電光效應的磁場和電場傳感原理。 第三部分：光縴傳感係統集成與智能感知應用 1. 光源與探測技術： 常用光源： 介紹激光器（如DFB激光器、ASE光源、超連續譜光源）、LED等在光縴傳感係統中的作用，以及它們的光譜特性、功率和穩定性要求。 光探測器： 詳細討論PIN光電二極管、雪崩光電二極管 (APD)、光電探測器陣列等在接收和轉換光信號中的性能指標和選擇原則。 解調技術： 介紹多種光縴傳感信號的解調方法，包括： 基於光譜分析的解調： 如基於光譜儀、掃頻激光器的解調技術。 基於乾涉儀的解調： 如零差解調、相乾解調等。 基於相位追蹤的解調： 如電子學鎖相放大技術。 基於機器學習的解調： 探討利用AI算法優化復雜傳感信號的識彆與解析。 2. 光縴傳感網絡設計與組網： 串聯與並聯拓撲結構： 分析不同組網方式的優缺點，以及在實際應用中的選擇策略。 傳感節點設計： 討論如何設計獨立的傳感節點，實現對多個物理量的同步或異步監測。 數據采集與傳輸： 介紹如何將光縴傳感器獲取的模擬信號轉換為數字信號，並通過各種通信協議（如Ethernet, RS485, LoRa）進行傳輸。 3. 智能感知與數據融閤： 多傳感器數據融閤： 探討如何將來自不同類型、不同位置的光縴傳感器的測量數據進行有效融閤，以提高整體感知係統的精度、魯棒性和信息完整性。 機器學習與模式識彆： 介紹如何利用機器學習算法（如支持嚮量機、神經網絡、深度學習）對大量的傳感數據進行分析，實現異常檢測、狀態評估、故障診斷等智能功能。 物聯網 (IoT) 集成： 闡述光縴傳感係統如何作為物聯網的重要組成部分，實現對物理世界的實時、遠程、智能感知。 4. 典型應用案例分析： 基礎設施健康監測： 詳細介紹光縴傳感技術在橋梁、隧道、大壩、油氣管道等大型基礎設施中的應用，包括裂縫監測、應力應變分析、形變檢測等，以實現早期預警和預防性維護。 航空航天與國防： 探討光縴傳感器在飛機結構監測、發動機狀態檢測、武器係統集成、水下探測等領域的應用。 能源與工業過程控製： 分析光縴傳感器在油氣田監測、核電站安全監控、化工過程參數測量、工業設備狀態診斷等方麵的應用。 環境監測與災害預警： 介紹光縴傳感器在土壤侵蝕監測、地下水位變化檢測、地震活動監測、森林火災預警等方麵的應用。 本書旨在為讀者提供一個關於光縴傳感技術在多物理量精密測量和智能感知領域全麵而深入的視角，激發新的研究思路和工程應用。

評分☆☆☆☆☆

讀完第一章的緒論，我立刻被作者那種對科學問題的執著和深入剖析所吸引。那種行文風格，與其說是教科書式的灌輸，不如說更像是一位資深學者在引導你進行一次嚴謹的思維探險。它似乎並沒有急於展示最終的器件成品有多麼驚艷，而是花費大量篇幅去追溯和梳理那些看似細微卻至關重要的物理機製，比如模式場的相互作用模式、相位匹配條件的精確控製，以及如何將這些宏觀的物理現象，有效地映射到微米級的加工精度上。我猜想，書中一定對光縴的幾何形變與波導模場分布之間的非綫性耦閤關係進行瞭深入的數學建模，這部分內容對理解乾涉響應的機理至關重要。如果作者能夠在後續章節中，巧妙地將復雜的理論推導與實際的工藝挑戰（比如刻蝕的均勻性和錶麵粗糙度對損耗的影響）結閤起來，那麼這本書的實用價值將大大提升。總而言之，它展現齣一種深厚的學術底蘊，旨在培養讀者“知其然，更知其所以然”的科研素養。

評分☆☆☆☆☆

這本厚重的專業書籍，初看起來就透著一股子硬核的科技範兒，封麵設計簡潔又不失嚴謹，讓人忍不住想一探究竟。從目錄的結構來看，它似乎搭建瞭一個從基礎物理原理到尖端工程實現的完整知識體係。我個人對光電子器件領域一直抱有濃厚的興趣，尤其是那些對信號處理能力有顛覆性提升的新型結構。這本書的深度顯然不是麵嚮入門者，而是直指學術前沿和工業應用的核心瓶頸。它應該詳盡地闡述瞭微納米加工技術是如何精細調控光波在縴芯中的行為，從而實現高靈敏度、高穩定性的模式乾涉效應。我尤其期待看到它如何處理不同材料體係下的界麵物理和光場耦閤效率問題，這往往是決定器件性能的勝負手。如果書中能提供豐富的實驗數據佐證其理論模型，並對現有技術的局限性進行批判性分析，那麼它無疑將成為該領域研究人員案頭必備的參考寶典，為未來的器件優化和新功能探索提供堅實的理論支撐和實驗指導。這本書的價值，絕不僅僅停留在知識的羅列，更在於它引領我們思考如何用更小、更精密的結構，去實現更強大、更可靠的光學功能。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排，似乎透露著一種強烈的應用導嚮性。我揣測，在理論部分之後，一定有專門的章節緻力於詳細解析當前主流的微納加工技術在光縴領域的具體實施方案。比如，聚焦於如何使用聚焦離子束（FIB）進行精準的結構雕刻，或者如何運用先進的半導體光刻技術來批量化製備具有高度一緻性的器件陣列。更讓我好奇的是，書中是否探討瞭如何將這些乾涉器件集成到更復雜的係統中去，例如，它們在傳感網絡中的實際部署和長期穩定性評估。一篇優秀的工程類書籍，不應該隻停留在“能做齣來”的層麵，更要迴答“如何穩定、經濟、可規模化地做齣來”的問題。如果書中包含瞭詳細的參數優化流程圖和故障排除指南，那麼它對於初涉光子集成領域的工程師來說，簡直就是一本及時的“救命稻草”。從這個角度看，它很可能是一本連接實驗室研究成果與産業化生産之間的重要橋梁。

評分☆☆☆☆☆

總體而言，這本書予人的感覺是紮實、全麵且具有前瞻性。我期待它在收尾部分能對該領域未來的發展趨勢做齣獨到的判斷。例如，隨著人工智能和機器學習的興起，是否有可能利用AI算法來反嚮設計齣最優的微納米結構參數，以達成特定的光學響應麯綫？或者，在量子光學和非綫性光學領域，這種基於模式乾涉的結構能否作為新型的增強腔體或頻率轉換平颱？如果作者能夠將討論的視野從“現有技術的實現”拓展到“未來技術的可能性”，並指齣當前研究中最迫切需要突破的瓶頸，那麼這本書的學術貢獻將是巨大的。它不僅僅是記錄瞭過去和現在的成就，更是為下一代光子器件的研發指明瞭方嚮，是一部既有深度又有廣度的技術文獻。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘述語言，給我一種極其嚴謹、不容置喙的權威感。它似乎沒有采用過於口語化或過度簡化的錶達方式，而是堅持使用精確的術語和符號係統，這錶明它目標讀者群是具備一定光子學或微電子學背景的專業人士。我設想，在討論到乾涉腔體的設計時，書中必然會詳細對比不同腔體幾何形狀（如Lame腔、Fabry-Perot腔等）在麵對外部環境擾動（如溫度漂移、機械振動）時的性能差異。重點是如何通過結構設計來最大化某一特定模式的耦閤效率，同時抑製其他高階模式的串擾，這是實現高信噪比測量的關鍵。如果書中能對這些優化策略背後的物理約束條件（例如，加工誤差的容忍度限製）進行深入的量化分析，那麼這本書的參考價值將超越一般性的綜述，成為指導高精度光學測量係統設計的基石。