長周期光縴光柵及其級聯結構的傳感特性及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鬍興柳王彥楊忠 編

圖書標籤:

• 光縴光柵
• 長周期光柵
• 光縴傳感器
• 傳感技術
• 光縴通信
• 結構傳感
• 物理傳感
• 光學傳感器
• 光縴器件
• 傳感應用

店鋪： 木垛圖書旗艦店

齣版社： 人民郵電

ISBN：9787115476494

商品編碼：29770395257

開本：16

齣版時間：2018-01-01

基本信息

• 商品名稱：長周期光縴光柵及其級聯結構的傳感特性及應用
• 作者：鬍興柳//王彥//楊忠
• 定價：88
• 齣版社：人民郵電
• ISBN號：9787115476494

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2018-01-01
• 印刷時間：2018-01-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 包裝：平裝
• 頁數：204
• 字數：265韆字

內容提要

鬍興柳、王彥、楊忠著的《長周期光縴光柵及其 級聯結構的傳感特性及應用》係統地闡述瞭長周期光 縴光柵（LPG）傳感器及其級聯結構（LPGP）的傳感 特性及應用研究，共分11章。
     第1章介紹瞭LPG在通信和傳感領域的應用以及國 內外研究現狀；第2章采用耦閤模理論對LPG及LPGP進 行分析；第3章對LPG的主要參數進行頻譜分析和仿真 ；第4章對LPG的基本傳感特性進行瞭理論分析和實驗 研究；第5章研究設計LPG解調係統，實現對闆結構振 動信號的監測；第6章應用LPG實現基於小波包能量譜 分析的結構損傷識彆；第7章研究瞭LPG在土木工程結 構中耐久性健康監測的應用；第8章對LPGP的溫度、 應變、彎麯和摺射率傳感特性進行瞭理論和實驗研究 ；第9章研究瞭溫度和應變的同時測量技術；**0章 用LPGP來實現對超聲波的檢測，獲得相應的超聲場的 參數；**1章提齣瞭對LPGP減敏保護、溫度補償的封 裝設計。本書是一本有關智能監測與控製方麵的專著 ，反映瞭作者近年來在這一領域的主要研究成果。
     本書內容新穎，理論聯係實際，適閤大專院校及 科研院所光縴光柵、智能監測與控製領域的高年級本 科生、研究生閱讀，也可供相關領域的教師、科研人 員及工程技術人員作參考。
    

目錄

第1章 緒論
1.1 引言
1.2 LPG的理論研究現狀
1.3 LPG的製備技術
1.4 LPG的應用概況
1.4.1 LPG在通信領域的應用
1.4.2 LPG在傳感領域的應用
1.5 LPG的發展趨勢
1.6 本書的研究內容及結構
參考文獻
第2章 LPG及LPGP的理論分析
2.1 光縴光柵的結構
2.2 耦閤模理論
2.3 LPG模式耦閤
2.3.1 縴芯基模有效摺射率及其場分布
2.3.2 包層模有效摺射率及其場分布
2.3.3 耦閤特性分析
2.3.4 LPG的模式耦閤方程
2.4 LPGP模式耦閤
2.5 本章小結
參考文獻
第3章 LPG及LPGP譜特性的仿真和研究
3.1 錶徵LPG的譜特性的參數
3.2 LPG對結構參數的敏感特性分析
3.2.1 光柵參數對頻譜的影響
3.2.2 光縴結構參數對頻譜的影響
3.3 LPGP對結構參數的敏感特性
3.4 本章小結
參考文獻
第4章 LPG的傳感機理
4.1 LPG的溫度傳感
4.1.1 諧振波長的溫度特性理論分析
4.1.2 損耗峰幅值的溫度特性
4.1.3 溫度特性實驗研究
4.2 LPG的軸嚮應變傳感
4.2.1 軸嚮應變理論分析
4.2.2 軸嚮應變實驗研究
4.3 LPG的彎麯傳感
4.3.1 彎麯特性理論分析
4.3.2 彎麯特性實驗研究
4.4 LPG的摺射率傳感
4.4.1 摺射率特性理論分析
4.4.2 摺射率特性實驗研究
4.5 LPG的橫嚮負載傳感
4.5.1 橫嚮負載特性理論分析
4.5.2 橫嚮負載特性實驗研究
4.6 LPG的溫度補償技術
4.6.1 溫度補償方法
4.6.2 溫度補償實驗
4.6.3 其他溫度補償方法

長周期光縴光柵及其級聯結構的傳感特性及應用 書籍簡介 本書深入探討瞭長周期光縴光柵（LPFG）及其級聯結構在傳感領域的獨特性能與廣泛應用。作為一種重要的光縴傳感元件，LPFG憑藉其獨特的諧振特性、高靈敏度以及對外界環境參數的敏感性，在物理、化學、生物以及工程等多個學科領域展現齣巨大的潛力。本書旨在為研究人員、工程師和學生提供一個全麵而深入的知識框架，理解LPFG的工作原理、關鍵設計因素、製備技術、傳感機製，以及如何通過級聯結構進一步提升其傳感性能，並最終將其應用於實際的傳感係統中。 第一章 緒論 本章將首先介紹光縴傳感技術的發展曆程及其在現代社會中的重要地位。在此基礎上，引齣光柵傳感器的概念，並重點闡述長周期光縴光柵（LPFG）作為一類新興的光縴傳感器所具備的獨特優勢，如高靈敏度、良好的選擇性、抗電磁乾擾能力以及易於集成等。將簡要介紹LPFG的基本原理，包括其工作機製、關鍵參數（如諧振波長、帶寬、損耗）及其與環境參數之間的關係。最後，將概述本書的整體結構和各章節的主要內容，為讀者構建一個清晰的學習路徑。 第二章 長周期光縴光柵（LPFG）的基本原理 本章將詳細闡述LPFG的物理原理。首先，介紹光縴光柵的基本概念，包括布拉格光柵（FBG）與長周期光縴光柵（LPFG）的區彆與聯係。著重講解LPFG的形成機製，即通過周期性地改變光縴的摺射率，使得不同模式的導行光在周期性擾動下發生耦閤。詳細介紹LPFG的諧振條件，即當光波的相位匹配條件滿足時，基模（LP01）將耦閤到高階模，並在特定波長産生強烈的諧振吸收峰。將深入分析LPFG的衍射效率、損耗譜特性以及諧振波長對周期、摺射率調製深度、模場重疊度等參數的依賴關係。此外，還將探討LPFG的模場分布特性，以及不同高階模的特性對傳感響應的影響。 第三章 LPFG的製備技術 本章將係統介紹LPFG的製備技術。重點講解常用的LPFG製備方法，包括： 紫外（UV）寫入法：詳細介紹如何利用紫外激光通過掩模版或聚焦掃描的方式，在光縴內部形成周期性的摺射率調製。討論不同掩模版的設計、激光功率、曝光時間等參數對LPFG性能的影響。 電弧放電法：闡述通過周期性地對光縴施加電弧放電，引起光縴橫截麵變形，從而産生周期性摺射率變化的方法。分析電弧放電參數（如放電強度、持續時間、脈衝頻率）與LPFG特性之間的關係。 機械拉伸法：介紹如何通過周期性的機械拉伸來改變光縴的周期性形變，從而實現LPFG的製備。討論拉伸幅度、周期、次數等參數的控製。 其他製備技術：簡要介紹一些新興的或特定應用場景下的LPFG製備方法，例如二氧化碳激光燒蝕法、飛秒激光加工法等，並對比各種方法的優缺點。 本章還將強調製備過程中的關鍵控製因素，如光縴類型、環境條件、工藝穩定性等，以及如何通過後處理技術（如退火）來提高LPFG的穩定性。 第四章 LPFG的傳感特性 本章是本書的核心章節之一，將深入分析LPFG的傳感特性。重點闡述LPFG對各種環境參數的響應機製： 溫度傳感：解析光縴材料的熱光效應和熱膨脹效應對LPFG諧振波長的影響。介紹LPFG的溫度靈敏度計算方法，並與其他溫度傳感技術進行比較。 應變傳感：分析機械應變對LPFG周期和光縴摺射率的改變，進而導緻諧振波長漂移的機理。討論LPFG在單軸、雙軸應變下的響應特性。 摺射率傳感：重點講解LPFG對周圍環境摺射率變化的敏感性。闡述LPFG的諧振峰隨外部介質摺射率變化而移動的原理，並分析其在生物、化學傳感中的應用潛力。 彎麯傳感：研究LPFG在不同彎麯半徑和方嚮下的響應特性。分析彎麯如何影響模場分布以及模式耦閤，從而導緻諧振波長發生變化。 其他傳感參數：簡要介紹LPFG對壓力、振動、化學物質濃度等其他參數的傳感能力，並探討相關的傳感機理。 本章還將對LPFG的傳感靈敏度、綫性度、遲滯性、重復性以及穩定性等關鍵性能指標進行詳細分析，並提供相應的測量和錶徵方法。 第五章 LPFG級聯結構的傳感特性 本章將重點研究LPFG級聯結構的傳感特性及其優勢。首先，介紹級聯LPFG的基本概念，即將兩個或多個LPFG在同一根光縴上串聯起來。深入分析級聯LPFG的工作原理，包括： 多波長諧振：探討級聯LPFG如何實現多波長諧振，以及如何通過調整各個LPFG的參數來設計特定的諧振譜。 模式耦閤的協同作用：分析不同LPFG的模式耦閤如何相互影響，從而産生比單個LPFG更優異的傳感性能。 級聯對傳感靈敏度的影響：詳細討論級聯結構如何通過增強特定模式的耦閤效率或引入新的耦閤機製來提高LPFG的傳感靈敏度。 級聯對傳感選擇性的影響：研究級聯LPFG如何通過組閤不同靈敏度的LPFG，實現對多種環境參數的同時解耦測量，提高傳感係統的選擇性。 級聯對傳感範圍的影響：分析級聯結構如何拓寬LPFG的傳感範圍，或實現更精細的傳感測量。 本章還將介紹級聯LPFG的設計方法，包括如何選擇閤適的LPFG組閤，以及如何優化級聯結構以滿足特定的傳感需求。 第六章 LPFG及其級聯結構的傳感應用 本章將展示LPFG及其級聯結構在各個領域的廣泛應用，並提供具體的案例分析： 環境監測：應用於空氣質量監測（如SO2、NOx、VOCs）、水質監測（如pH、溶解氧、重金屬離子）、土壤濕度監測等。 工業過程控製：用於溫度、壓力、流量、液位等參數的實時監測，提高生産效率和安全性。 結構健康監測：應用於橋梁、隧道、建築物、風力發電機葉片等結構的應力、應變、裂紋、振動監測，及時發現潛在的安全隱患。 生物醫學傳感：用於生物標誌物的檢測（如葡萄糖、尿素）、蛋白質和DNA的傳感、細胞培養過程的監測、體溫和pH值的實時測量等。 航空航天領域：用於飛機結構監測、發動機狀態監測、高精度姿態測量等。 通信與導航：在高密度波分復用（DWDM）係統中作為濾波器的應用，以及在光縴陀螺儀和慣性導航係統中的潛在應用。 針對每個應用領域，本章將詳細介紹所采用的LPFG或級聯LPFG傳感器的設計、製備、標定過程，以及實際應用效果和數據分析。 第七章 LPFG及其級聯結構在多參數傳感中的挑戰與機遇 本章將深入探討LPFG及其級聯結構在多參數傳感方麵所麵臨的挑戰，並展望未來的發展機遇。 多參數解耦的難題：分析不同環境參數對LPFG傳感響應的耦閤效應，以及如何有效地區分和解耦這些參數的信號。 傳感選擇性與靈敏度的權衡：探討在追求高靈敏度的同時，如何保持良好的傳感選擇性。 信號處理與數據融閤：介紹適用於LPFG傳感數據處理的先進算法，以及如何利用數據融閤技術提高傳感係統的魯棒性和準確性。 LPFG的長期穩定性與可靠性：討論LPFG在復雜工作環境下的長期穩定性和可靠性問題，以及相應的解決方案。 微型化與集成化：展望LPFG及其級聯結構嚮微型化、集成化方嚮發展的趨勢，以實現更廣泛的應用。 新型LPFG結構與傳感機製的探索：鼓勵讀者探索新型LPFG結構（如多芯光縴LPFG、微結構光縴LPFG）以及新的傳感機理，以突破現有技術的局限。 第八章 結論與展望 本章將對全書內容進行總結，並對LPFG及其級聯結構在傳感領域的未來發展方嚮進行展望。重申LPFG作為一種強大而靈活的光縴傳感技術所具有的重要意義。總結本書介紹的關鍵理論、技術和應用。最後，將對未來研究方嚮提齣建議，例如： 進一步提高LPFG的傳感靈敏度、選擇性和穩定性。 開發更先進的級聯LPFG結構，以實現更復雜的多參數傳感。 拓展LPFG在更多新興領域的應用，如物聯網、智能製造、智慧醫療等。 與人工智能、機器學習等技術深度融閤，實現傳感係統的智能化。 本書力求內容詳實，理論嚴謹，並結閤豐富的實例，為相關領域的科研人員和工程技術人員提供寶貴的參考和指導。

評分☆☆☆☆☆

閱讀本書的過程，更像是一場與作者思維同步進行的智力探險。作者在討論傳感應用時，展現瞭一種超越傳統溫度、應變測量的廣闊視野。書中涉獵瞭生物化學傳感，特彆是利用特定分子印跡聚閤物（MIPs）與LPGs的集成，實現對特定汙染物或生物標誌物的痕量檢測。這種跨學科的融閤處理得非常自然流暢，沒有生硬的拼湊感。例如，在介紹基於摺射率變化的傳感機理時，作者巧妙地引入瞭非綫性光學效應的考量，盡管這部分內容在光柵理論中較為高階，但作者的闡述方式兼顧瞭深度和可讀性，成功地引導讀者思考如何通過結構設計來“調控”傳感器的響應光譜，而不是被動地接收光柵給齣的信號。這種主動設計和優化傳感響應的理念，是這本書區彆於其他同類書籍的關鍵所在，它鼓勵讀者從根本上重新審視光柵傳感器的設計哲學。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的深度對於入門級讀者可能存在一定的挑戰性，但這恰恰是其價值所在——它是一本麵嚮未來研究者的參考書。作者在探討長周期光縴光柵的非綫性行為時，觸及瞭光縴材料在強光注入下可能齣現的載流子吸收和光緻吸收效應，這些是傳統綫性模型難以解釋的物理現象。書中關於如何利用這些非綫性效應來設計具有自適應或飽和特性的傳感器，雖然篇幅不長，但其概念的前瞻性令人振奮。它提示我們，光柵傳感器的發展方嚮不僅僅是提高靈敏度，更在於拓寬其工作區間和穩定性。全書的行文風格從開篇的嚴謹學術探討，到中後段對未來潛在技術瓶頸的討論，始終保持著一種高度的專業性和批判性思維，非常適閤那些希望在光縴傳感領域做齣原創性貢獻的研究人員作為深度參考和靈感激發之用。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖示質量值得特彆提及。在處理復雜的物理現象時，清晰的視覺輔助至關重要，而本書在這方麵做得堪稱典範。大量的示意圖不僅標注清晰，而且色彩運用得當，能夠精準地突顯齣不同參數變化對耦閤模式的影響。尤其是那些關於光柵“階躍響應”和“傳輸譜”的仿真與實測對比圖，直觀地展示瞭級聯結構如何通過多個共振峰的疊加和乾涉，實現超窄帶或高分辨率的濾波特性。對於我這種依賴視覺信息進行理解的讀者來說，這些圖錶極大地縮短瞭知識吸收的麯綫。此外，書中對不同製作方法的優缺點分析，采用瞭對比錶格的形式，簡潔明瞭，避免瞭冗長的文字描述。這種對信息呈現效率的重視，體現瞭作者對讀者時間的尊重，使得學習和查閱過程變得高效且愉悅。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的實際應用案例部分印象尤為深刻，它真正體現瞭“學以緻用”的價值。許多理論書籍往往停留在“如何工作”的層麵，但這本書卻非常務實地探討瞭“如何在真實環境中穩定工作”。例如，在環境監測模塊中，作者詳細描述瞭如何通過優化光柵的製作工藝——如使用特殊的塗層材料或改進的拉製作參數——來抵抗溫度漂移和機械應力敏感性，這是傳感器設計中公認的“攔路虎”。書中對於傳感特性測試的標準流程和數據後處理技術，如濾波算法的應用，給齣瞭極其詳盡的操作指南，幾乎可以作為一份高質量的實驗SOP（標準操作程序）來參考。我尤其欣賞作者對“不確定度分析”的嚴謹態度，這錶明作者在追求高靈敏度的同時，並未犧牲測量結果的可靠性。這種對工程細節的關注，使得這本書的實用價值遠遠超過瞭一般的學術專著，更像是一位經驗豐富的大師在毫無保留地傳授“看傢本領”。

評分☆☆☆☆☆

這部著作的選題視角極為新穎，直擊當前光電子技術領域的前沿熱點——長周期光縴光柵（LPGs）。我個人感覺，作者在處理復雜物理模型和實際工程應用之間的平衡上做得相當齣色。書中對LPGs的理論基礎，尤其是其耦閤模理論的深入剖析，讓人耳目一新。不同於市麵上那些過於側重數學推導而忽略直觀理解的教材，本書在闡述波導與包層模之間的能量交換機製時，采用瞭大量的圖解和類比，使得即便是初次接觸這一領域的讀者也能迅速建立起清晰的物理圖像。特彆值得稱贊的是，作者並沒有止步於基礎理論的構建，而是將重點迅速轉移到瞭“級聯結構”這一關鍵創新點上。這種級聯的思維方式，極大地擴展瞭傳感器的靈敏度和多參數測量能力，書中對不同級聯拓撲結構（如串聯、並聯以及混閤結構）的性能差異對比分析，邏輯嚴密，數據詳實，為後續的研究人員在設計高精度傳感器陣列時提供瞭極具價值的參考藍本。整體來看，這本書不僅是技術手冊，更像是一部激發創新思維的靈感源泉。