光學調(diào)頻連續(xù)波干涉技術的出現(xiàn)為光學精密測量開辟了一個新的方向。
翻譯《光學調(diào)頻連續(xù)波干涉技術》的目的是為光學調(diào)頻連續(xù)波干涉技術的理論研究與實際應用提供基本教材,主要內(nèi)容包括光學調(diào)頻連續(xù)波干涉原理、光源及光電探測器、FMCW相干理論、信號處理方法、光纖FMCW干涉?zhèn)鞲衅骷皯妙I域等。
《光學調(diào)頻連續(xù)波干涉技術》可作為在光學精密測量領域工作的工程技術人員的參考用書,也可作為高年級本科生或研究生的一本介紹現(xiàn)代光學干涉的教材。
光學干涉在科學研究和現(xiàn)代科技發(fā)展過程中有著重要影響。歷史上,光學干涉對于建立光的波動特性理論發(fā)揮了重要作用。當下,光學干涉仍然在諸如光譜學和計量學等諸多領域扮演著重要角色。迄今為止,物理光學方面的著作已經(jīng)討論了單一同頻光波之間的干涉(即零差干涉),以及兩個不同頻率的光波之間的干涉(即外差干涉)。但是至今幾乎沒有討論頻率連續(xù)可調(diào)的光波之間的干涉問題(即調(diào)頻連續(xù)波干涉)。
調(diào)頻連續(xù)波(Frequency-modulated continuous-wave,F(xiàn)MCW)干涉首先于20世紀50年代應用在雷達領域,□近又被引入到光學領域。對于光學FMCW干涉的研究不僅讓我們對光的特性有了新的認識,更創(chuàng)造了一種用于精密測量的高新技術。
本書介紹了光學FMCW干涉的原理、應用以及信號處理過程。本書的框架結(jié)構(gòu)很明確!酢跽聦鈱WFMCW干涉做了一個簡要介紹,主要涉及它的發(fā)展歷史、基本概念和主要優(yōu)勢。第2章的重點放在了光學FMCW干涉的原理上,對三種不同的光學FMCW干涉——鋸齒波光學FMCW干涉、三角波光學FMCW干涉和正弦波光學FMCW干涉進行了詳細的討論,不僅如此,本章還討論了多光束光學FMCW干涉和多波長光學FMCW干涉。
光學調(diào)頻連續(xù)波干涉介紹
1.1 發(fā)展歷史
1.2 光學FMCW干涉及其特性
第2章 光學調(diào)頻連續(xù)波干涉原理
2.1 物理光學概述
2.2 光學FMCW干涉
2.2.1 鋸齒波光學FMCW干涉
2.2.2 三角波光學FMCW干涉
2.2.3 正弦波光學FMCW干涉
2.3 多光束光學FMCW干涉
2.4 多波長光學FMCW干涉
第3章 光學調(diào)頻連續(xù)波干涉的光源
3.1 光源介紹
3.2 激光原理
3.2.1 發(fā)光物質(zhì)中的能級
3.2.2 光吸收和光發(fā)射
3.2.3 激活介質(zhì)和粒子數(shù)反轉(zhuǎn)
3.2.4 光學諧振器和激光模式
3.2.5 頻率調(diào)制
3.3 半導體激光器(激光二極管)
3.3.1 半導體中的能帶
3.3.2 半導體中光的吸收和輻射
3.3.3 半導體激光器的激活介質(zhì)和粒子數(shù)反轉(zhuǎn)
3.3.4 半導體激光器的光諧振和模式
3.3.5 半導體激光器的頻率調(diào)制
3.3.6 半導體激光器的驅(qū)動電路
3.3.7 激光器噪聲、頻率漂移和反饋光效應
第4章 光學調(diào)頻連續(xù)波干涉探測器
4.1 光學探測器簡介
4.2 半導體光電二極管
4.2.1 PN型光電二極管
4.2.2 PIN型光電二極管
4.2.3 雪崩光電二極管(APD)
4.3 光電二極管偏置和信號放□<□r>4.4 探測過程中的噪聲
第5章 光學調(diào)頻連續(xù)波干涉相干理論
5.1 光源頻率帶寬的影響
5.2 光學FMCW波的相干性
5.3 光源相位噪聲的影響
第6章 光學調(diào)頻連續(xù)波干涉儀
6.1 光學FMCW干涉儀的結(jié)構(gòu)
6.2 邁克爾遜FMCW干涉儀
6.3 馬赫-澤德FMCW干涉儀
6.4 法布里-珀羅FMCW干涉儀
第7章 光纖調(diào)頻連續(xù)波干涉儀
7.1 光纖簡介
7.1.1 單模光纖
7.1.2 雙折射光纖
7.2 光纖器件簡介
7.2.1 光纖定向耦合器
7.2.2 光纖偏振器
7.2.3 光纖偏振控制器
7.2.4 光纖連接器
7.2.5 光纖對接
7.3 光纖邁克爾遜FMCW干涉儀
7.4 光纖馬赫-澤德FMCW干涉儀
7.5 光纖法布里-珀羅FMCW干涉儀
第8章 多路復用光纖FMCW干涉儀
8.1 頻分復用光纖FMCW干涉儀
8.2 時分復用光纖FMCW干涉儀
8.3 時頻復用光纖FMCW干涉儀
8.4 相干復用光纖FMCW干涉儀
第9章 光纖調(diào)頻連續(xù)波干涉?zhèn)鞲衅?/span>
9.1 光纖傳感器簡介
9.2 光纖FMCW干涉位移傳感器
9.2.1 反射式單模光纖FMCW位移傳感器
9.2.2 多路反射式單模光纖FMCW位移傳感器
9.3 光纖FMCW干涉應變傳感器
9.3.1 雙折射光纖在拉伸力下的屬性
9.3.2 雙折射光纖FMCW應變傳感器
9.3.3 反射式雙折射光纖FMCW應變傳感器
9.4 光纖FMCW干涉應力傳感器
9.4.1 雙折射光纖在垂直力作用下的表現(xiàn)
9.4.2 透射分布式雙折射光纖FMCW應力傳感器
9.4.3 反射分布式雙折射光纖FMCW應力傳感器
9.5 光纖FMCW干涉溫度傳感器
9.5.1 反射式單模光纖FMCW溫度傳感器
9.5.2 多路反射式單模光纖FMCW溫度傳感器
9.6 光纖FMCW干涉旋轉(zhuǎn)傳感器(陀螺儀)
9.6.1 光纖陀螺儀的原理
9.6.2 單模光纖FMCW陀螺儀
9.6.3 差分單模光纖FMCW陀螺儀
9.6.4 雙折射光纖FMCW陀螺儀
9.6.5 差分雙折射光纖FMCW陀螺儀
□□0章 光學調(diào)頻連續(xù)波干涉信號處理
10.1 頻率測量
10.1.1 時間固定周期計數(shù)法
10.1.2 數(shù)值固定周期計數(shù)法
10.1.3 脈沖填充法
10.2 相位測量
10.2.1 脈沖填充法
10.2.2 鎖相環(huán)法
10.2.3 數(shù)字信號處理法
參考文獻