{RT}微结构光纤光栅特性、制备工艺与传感应用研究-毕卫红 等 科学出版社 9787030 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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毕卫红 等 著

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• 微结构光纤光栅
• 光纤光栅
• 传感技术
• 光纤传感器
• 制备工艺
• 光学
• 物理学
• 材料科学
• 科学出版社
• 毕卫红

店铺： 华裕京通图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030489159

商品编码：29745363887

包装：平装

出版时间：2016-06-01

图书基本信息
图书名称	微结构光纤光栅特性、制备工艺与传感应用研究	作者	毕卫红 等
定价	60.00元	出版社	科学出版社
ISBN	9787030489159	出版日期	2016-06-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装

内容简介

本书主要分3个部分。部分为微结构光纤光栅理论与特性研究，主要介绍了紫外曝光方法和CO2激光脉冲方法下微结构光纤光栅（MOFG）的成栅机理、分析MOFG所用的理论方法和典型微结构光纤（MOF）下光栅的传输谱特性；第2部分分为微结构光纤光栅制备研究，主要介绍了紫外曝光法和CO2激光脉冲法制备MOFG；第3部分为微结构光纤光栅传感应用研究，主要包括柚子型MOF光栅和高双折射MOF光栅的传感研究。

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目录

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导语_点评_推荐词

文摘

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序言

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光纤传感技术：洞察世界的微小触角 光纤传感技术，作为现代测量与监测领域中一颗冉冉升起的新星，正以其独特的优势，深刻地改变着我们感知世界的方式。它将光纤这一看似普通的通信介质，转化为能够捕捉环境中细微变化，并将其转化为可读信号的“微小触角”。从工业生产的严苛环境到生命科学的精细探测，再到环境监测的广阔领域，光纤传感技术都展现出了强大的生命力和无限的应用前景。 光纤传感的原理基石：光的奥秘与物质的互动 光纤传感的核心在于利用光在光纤中的传输特性，以及光与被测物质相互作用时产生的变化。光纤，顾名思义，是一种能够引导光束沿其长度传输的介质。这种引导作用得益于光纤材料的折射率特性，当光从折射率较高的纤芯射向折射率较低的包层时，会发生全内反射，从而在光纤内部高效传输。 而传感的魅力则在于，当光纤所处的环境发生变化，或者与特定的物质发生作用时，这种光信号的传输特性便会随之改变。这些改变可能是光强的衰减、传输速率的波动、传播模式的偏移，甚至是光谱特性的扭曲。光纤传感器正是捕捉并解析这些细微变化，将其转化为能够反映环境参数（如温度、压力、应变、化学成分、生物标志物等）的电信号，最终实现对被测对象的监测和测量。 四大核心技术：驱动光纤传感的创新引擎 推动光纤传感技术不断向前发展的，是其背后一系列精密且强大的核心技术。这些技术共同构成了光纤传感的“感官系统”，使其能够准确而灵敏地捕捉信息。 光源与探测器：信号的起源与解码者 高性能的光源是光纤传感的起点。激光器、LED等，它们提供稳定、特定波长或宽光谱的光信号，这是信息传输的载体。光源的稳定性、单色性或多色性，直接影响传感的精度和信噪比。 而探测器则是信号的“翻译官”。光电二极管、CCD阵列、光谱仪等，它们负责将光信号的微弱变化转化为可测量的电信号。探测器的灵敏度、响应速度和动态范围，决定了传感器能够探测到的信号强度范围和捕捉变化的速度。 光纤本身：信号的通道与敏感的载体 光纤材料的特性，如纤芯和包层的折射率、组成成分、直径等，对其传感能力至关重要。不同类型的光纤，如石英光纤、塑性光纤，以及掺杂了特殊材料的光纤（例如掺铒光纤、掺镱光纤），都赋予了光纤不同的光学和物理特性，使其适用于不同的传感应用。 更重要的是，一些特殊结构的光纤，如微结构光纤（也称为空心光纤或多孔光纤），通过在光纤内部引入空气孔或周期性微结构，能够极大地调控光在纤芯中的传播模式和对外界环境的敏感度。这些微结构可以容纳待测物质，使光与物质产生更强的相互作用，从而提高传感的灵敏度和选择性。 传感机理：捕捉变化的“触角” 光纤传感器的核心在于其传感机理，即光信号如何与被测环境相互作用并发生变化。常见的传感机理包括： 强度调制： 这是最基础的传感方式，环境变化导致光强度的衰减或增强。例如，弯曲的光纤可能导致光信号的泄露，从而引起光强度的减弱。 相位调制： 环境变化引起光波的相位发生改变。例如，温度变化会改变光纤的折射率和长度，进而影响光的相位。 波长调制： 环境变化导致光信号的波长发生偏移。例如，光栅传感器中的光栅周期会随温度和应变而变化，从而引起反射或透射光的波长变化。 偏振调制： 环境变化影响光的偏振状态。例如，磁场或应力会引起光纤的双折射效应，导致偏振态的改变。 光谱变化： 环境变化引起光信号的光谱特征发生改变，如吸收光谱、荧光光谱等。这常用于化学和生物传感。 信号处理与解调：解读信息的“智慧大脑” 传感器产生的原始光信号往往非常微弱且包含噪声，需要通过先进的信号处理和解调技术进行提取和分析。这包括： 光谱分析： 利用光谱仪分析光的波长分布，从中提取传感信息。 干涉测量： 利用光的干涉原理，将被测环境变化引起的相位或长度变化转化为可测量的干涉条纹变化。 傅里叶变换： 将时域或频域的光信号进行变换，便于提取其中的周期性或特定频率成分。 机器学习与人工智能： 随着技术发展，AI算法也被用于从复杂的传感器信号中学习和识别模式，提高传感器的智能化水平和抗干扰能力。 光纤传感的应用图景：无处不在的智慧之眼 光纤传感技术的广泛应用，正在为各个行业带来前所未有的变革。 工业领域的精确控制与安全监测： 结构健康监测（SHM）： 在桥梁、隧道、建筑、飞机机翼等关键基础设施中嵌入光纤传感器，实时监测结构应力、应变、温度和振动，及时发现潜在的安全隐患，进行预警和维护。 高压电气设备监测： 利用光纤传感器在变压器、高压电缆等设备内部监测温度、电流、电场等参数，有效防止过载和故障，保障电网安全运行。 石油化工与能源工业： 在管道、储罐、反应器等设备中监测温度、压力、液位、气体泄露，提升生产效率，保障操作安全，并实现对油气资源的高效管理。 航空航天： 在飞机、火箭等飞行器中监测结构形变、发动机温度、燃油状态等，确保飞行安全和性能优化。 医疗健康领域的精准诊断与个性化治疗： 生物传感： 开发基于光纤的生物传感器，用于检测血液中的葡萄糖、胆固醇、特定蛋白质，以及环境中的病原体和污染物，实现疾病的早期诊断和个性化治疗。 内窥镜与微创手术： 将微型光纤传感器集成到内窥镜中，用于实时监测组织温度、压力，辅助医生进行精细操作。 药物递送与监测： 开发能够响应特定生理环境（如pH值、温度）的光纤传感器，用于控制药物的释放。 环境监测与保护： 水质监测： 部署水下光纤传感器，实时监测水体中的pH值、溶解氧、污染物浓度，评估水环境质量。 大气监测： 研发能够检测温室气体、有毒气体、空气颗粒物的光纤传感器，为气候变化研究和空气污染治理提供数据支持。 地质灾害预警： 在地震活跃区布设光纤传感器网络，监测地壳应变、地下水位变化，提高地震预警能力。 交通与基础设施： 智能交通系统： 在道路、桥梁中嵌入光纤传感器，实时监测交通流量、路面状况、桥梁形变，优化交通管理，提升出行安全。 轨道交通监测： 监测高铁轨道、隧道结构的应力、温度、振动，保障列车运行安全。 科学研究的尖端探索： 基础物理实验： 在粒子物理、引力波探测等领域，光纤传感器的高精度和抗干扰能力被用于测量极微小的位移和形变。 天文学： 用于高精度望远镜的指向控制和形变监测。 未来展望：智能化、集成化与“万物互联” 光纤传感技术的发展正朝着更加智能化、集成化和网络化的方向迈进。 智能化： 结合人工智能和大数据分析，传感器将具备更强的自学习、自适应和自诊断能力，能够从海量数据中提取更有价值的信息，甚至实现自主决策。 集成化： 传感器将更加小型化、集成化，甚至可以与光纤本身完美结合，实现“即插即用”的功能，降低部署成本和复杂性。 网络化： 大量的光纤传感器节点将构成庞大的传感网络，实现对广阔区域的全面、实时、多维度的感知，为“物联网”（IoT）和“万物互联”提供坚实的基础。 光纤传感技术，正如无数微小而敏感的触角，正在延伸至我们生活的方方面面，为我们描绘出一幅更加精细、安全、智能的未来图景。它不仅是科学技术进步的缩影，更是我们洞察世界、理解世界、并最终改变世界的重要工具。

评分☆☆☆☆☆

从一个资深读者的角度来看，一本优秀的教科书或专著还应该关注未来的发展趋势和尚未解决的挑战。我非常期待书中能对下一代光纤光栅技术的发展方向进行展望，比如如何将光栅技术与人工智能、机器学习相结合，以实现更智能化的传感数据解析；或者如何在太赫兹频段、量子信息领域探索微结构光纤的新功能。如果书中能提出一些开放性的研究问题，引导年轻学者进行深入探索，那么这本书的学术贡献就不仅仅是总结过去，更是塑造未来。希望作者在总结现有技术的同时，能够大胆预测未来五到十年的技术热点，并指出当前技术路线的局限性，从而激发读者的创新思维。

评分☆☆☆☆☆

关于“制备工艺”部分，这对我来说是实践应用的关键所在。光纤光栅的性能再好，如果无法稳定、高重复性地制造出来，也只能停留在理论层面。我非常好奇作者如何涵盖当前主流和前沿的制备技术。例如，超快激光写入技术、侧向抛光结合光刻技术，以及针对特殊微结构光纤的特有加工方法，这些工艺细节的阐述至关重要。我希望能看到针对不同材料体系（如二氧化硅、氟化物玻璃）和不同微结构（如长周期光栅、耦合光栅）的最佳工艺参数范围、潜在的缺陷控制措施以及批次一致性的挑战与解决方案。一篇优秀的工艺综述应该能让一个初入该领域的实验人员迅速掌握关键步骤，同时也能给资深专家提供优化现有流程的启发。特别关注那些能够提高光栅稳定性和工作寿命的后处理技术，这直接关系到传感器的商业化前景。

评分☆☆☆☆☆

传感应用的研究是检验光纤光栅技术实用价值的最终标准。这本书若能详尽介绍其在环境监测、生物医学诊断、结构健康监测等多个领域的具体案例，那简直是太棒了。我希望看到的应用部分不仅仅是性能指标的罗列，而是深入分析了光栅传感器在实际复杂环境中的鲁棒性——比如抗电磁干扰能力、长期漂移问题、以及在极端温度或腐蚀性介质中的表现。例如，在生物传感中，如何通过表面功能化修饰来提高特异性和灵敏度，以及如何将光栅集成到微流控芯片中实现快速检测。如果书中能提供一些基于真实数据的性能对比分析，并指出不同传感机理（如折射率变化、应力应变、温度梯度）下的优缺点，那么这本书在工程应用层面的参考价值将大大提升。这种从原理到应用的完整闭环论述，是衡量一本技术专著是否全面的重要标尺。

评分☆☆☆☆☆

这本关于微结构光纤光栅的书籍，光是书名就足够吸引那些对光电子学和先进材料领域有深入兴趣的研究者和工程师了。我最近一直在寻找能够系统梳理光纤光栅从基础理论到实际应用的综合性著作，而这本书似乎正是我需要的。从“特性”这个词来看，它应该深入探讨了这些精妙结构的物理机制，比如光在这些特殊介质中传播时会发生哪些奇特的现象，这对设计高性能传感器至关重要。我尤其期待它能详细解析不同微结构（比如空心光纤、包层气孔光纤）如何调控光场分布，进而影响光栅的传感灵敏度和带宽。毕竟，理论基础的扎实程度直接决定了后续应用开发的上限。如果作者能用清晰的数学模型和直观的物理图像来解释这些复杂的耦合模式理论，那么这本书的价值将无可估量。我希望它不仅仅是罗列公式，而是能真正帮助读者理解“为什么”会产生这些特性，而不是死记硬背。对科研工作者而言，一个好的理论基础是创新的源泉，因此我对这部分的深度抱有极高的期望。

评分☆☆☆☆☆

出版方选择“科学出版社”以及作者团队的背景，本身就暗示了这本书的学术严谨性和权威性。我关注它在理论深度和广度上的平衡。一个成熟的领域需要有人系统地梳理脉络，将分散在各期期刊中的最新进展进行整合提炼。我期望这本书能提供一个清晰的知识图谱，将微结构光纤光栅的理论基础、制造瓶颈和前沿应用串联起来，形成一个连贯的知识体系。此外，对于非英语母语的读者来说，一本由国内权威学者撰写的、内容与国际前沿接轨的中文著作，无疑是极大的福音，它能有效降低理解最新研究成果的门槛。如果书中能包含一些作者团队的原创性工作或独特的视角，那就更具收藏价值了。