非线性光纤光学原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:

出品人:

页数:552

译者:

出版时间:2002-12

价格:59.00元

装帧:

isbn号码:9787505382664

丛书系列:国外电子与通信教材系列

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《光纤传感技术：原理、方法与前沿进展》 本书全面深入地探讨了光纤传感技术的理论基础、核心方法以及最新的研究进展。光纤传感作为一种新兴的、极具潜力的传感技术，因其卓越的抗电磁干扰能力、高灵敏度、耐腐蚀性、易于集成等优点，在工业监测、环境科学、医疗健康、土木工程、航空航天等众多领域展现出巨大的应用前景。 第一部分：光纤传感的基本原理 本部分将系统介绍光纤传感的核心物理原理。首先，详细阐述光的传播特性在光纤中的演变，包括全内反射、模式理论以及光纤的色散效应。在此基础上，深入讲解各种物理量（如温度、应力、压力、折射率、磁场、化学物质等）如何通过影响光纤的光学特性（如光强、波长、相位、偏振等）来实现传感。我们将重点介绍多种基本传感机制，包括： 强度调制型传感： 讲解如何利用光纤长度、损耗或耦合的变化来反映被测量的变化，如光纤光栅的损耗特性。 相位调制型传感： 深入探讨干涉型传感器的原理，包括马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）干涉仪、迈克耳孙（Michelson）干涉仪以及Sagnac干涉仪等，分析外界环境变化如何引起光信号相位的改变，并介绍相应的解调技术。 波长调制型传感： 重点介绍光纤布拉格光栅（FBG）的工作原理，包括其光谱特性、倾斜光纤光栅（TFBG）等。详细分析FBG对温度、应力等参数的响应机理，并讨论不同种类的光纤光栅（如长周期光纤光栅LPFG）在传感领域的应用。 偏振调制型传感： 阐述偏振光在光纤中的传播特性，以及如何利用偏振态的变化来感知外界环境，例如应力双折射效应。 第二部分：光纤传感器的关键技术与实现方法 本部分将聚焦于光纤传感器的设计、制备、封装以及信号解调等关键技术。 光纤传感器的设计与制备： 介绍不同类型光纤传感器的设计理念，包括分布式传感、点式传感以及准分布式传感。详细讲解光纤光栅的制作技术，如紫外曝光法、飞秒激光直写法等，以及其他传感元件（如传感器头、集成器件）的制备工艺。 传感器封装与集成： 探讨光纤传感器在实际应用中的封装技术，以提高其鲁棒性、环境适应性和使用寿命。介绍不同应用场景下的封装材料和结构设计，以及如何实现光纤传感器的多参数集成化和小型化。 信号解调技术： 这是光纤传感系统至关重要的一环。本部分将详细介绍各种先进的信号解调方法，包括： 光谱解调： 基于光谱仪、可调谐滤波器或扫频激光器，通过分析传感信号的光谱特征实现解调。 干涉解调： 针对干涉型传感器，介绍傅里叶变换、相移法、小波变换等多种相位解调技术。 基于机器学习的解调： 探讨如何利用人工智能和机器学习算法来处理复杂传感信号，提高传感精度和鲁棒性。 全光解调： 介绍不需要电子器件的光信号解调方法，提高系统的集成度和工作效率。 第三部分：光纤传感器的应用领域与前沿研究 本部分将系统梳理光纤传感器在各个领域的实际应用，并展望未来的研究方向。 工业监测与过程控制： 详细阐述光纤传感器在石油化工、电力系统、机械制造等领域的应用，如设备状态监测、管道泄漏检测、结构健康监测等。 环境监测与地球科学： 介绍光纤传感器在空气质量监测、水体污染检测、地震监测、地质灾害预警等方面的应用。 生命科学与医疗健康： 探讨光纤传感器在生物医学成像、体内传感器、疾病诊断、远程医疗等方面的应用潜力。 土木工程与基础设施监测： 重点介绍光纤传感器在桥梁、隧道、大坝、建筑物等基础设施的结构健康监测（SHM）中的应用，包括应力应变监测、裂缝检测、沉降监测等。 航空航天与国防安全： 阐述光纤传感器在飞机、航天器等平台上的应用，以及在军事领域的潜在应用。 新兴研究方向： 展望光纤传感领域的前沿研究，包括： 分布式光纤传感技术： 介绍基于瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射的分布式传感技术，实现对长距离、大范围的连续监测。 新型光纤传感材料与结构： 探讨纳米材料、二维材料、功能性光纤等在提升传感器性能方面的应用。 光纤传感与物联网（IoT）的融合： 分析如何构建智能、互联的光纤传感网络。 多物理量传感与智能识别： 研究如何实现对多种物理量同步、协同测量，并进行智能分析和诊断。 本书旨在为光纤传感领域的科研人员、工程技术人员、研究生以及对该领域感兴趣的读者提供一个全面、深入的学习平台。通过对本书的学习，读者将能够深刻理解光纤传感的基本原理，掌握关键技术，并能对该领域未来的发展方向有一个清晰的认识。

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这本书的内容深度简直令人咋舌，它完全不是那种浮于表面的科普读物，而是直指核心的学术专著。我花了整整一个下午，才啃完关于“受激拉曼散射（SRS）”和“四波混频（FWM）”的章节。作者对这些非线性效应的数学建模，严谨得令人发指，每一步推导都考虑到了各种边界条件和耦合项的影响，丝毫没有含糊带过。我尤其欣赏作者在讨论高功率光纤激光器时所采用的系统性分析方法。他没有仅仅停留在描述现象，而是深入探讨了如何通过精确控制泵浦功率、光纤参数（如纤芯直径和包层结构）以及工作波长，来优化输出功率谱的形状和光束质量。对于那些正在设计或优化下一代超快光纤激光器的工程师来说，这本书提供的理论基础和量化分析工具，简直是“救命稻草”。相比于我之前阅读的其他几本同类书籍，这本书在处理“光纤中的非线性克尔效应”时，引入了一种更具现代感的数值模拟视角，将解析解与数值解巧妙地结合起来，使得理论指导下的实验验证路径清晰可见。阅读过程中，我不得不频繁地使用计算器和绘图软件来复现作者展示的那些复杂的功率演化曲线，这种“动手实践”式的学习体验，极大地加深了对理论的理解和信任度。

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这本书的参考书目和索引部分的设计简直是教科书级别的典范，显示出编撰者深厚的学术积累和严谨的工作态度。当我读到一些需要进一步深入了解的边缘性问题时，我发现书中引用的文献不仅数量庞大，而且来源极为广泛，涵盖了从顶尖的物理学期刊到重要的会议论文集，这为我后续的研究拓展指明了清晰的方向。更让我惊喜的是，对于一些关键的实验设置，书中不仅仅是引用了文献，还常常附带了对实验装置中那些“不那么完美”细节的讨论——比如，光纤耦合效率的实际损失、连接器带来的额外非线性效应、或者环境温度波动对系统稳定性的影响。这些“工程实现”中的痛点，往往是纯理论书籍中刻意回避的，但恰恰是这些细节，才构成了我们理解真实世界中非线性光纤系统性能的关键所在。这本书的价值在于，它既能提供理论的“诗意”，也能提供工程的“骨感”，让读者在欣赏非线性光学之美的同时，也能清醒地认识到将其转化为可靠技术所需要的艰辛努力。这是一本真正意义上连接了理论研究和工程实践的里程碑式著作。

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老实说，我一开始对这本书的期望值并不高，因为市面上很多声称涵盖“应用”的教材，最后往往沦为一堆堆砌起来的工程实例列表。然而，这本书的“应用”部分却展现出了一种难得的研究者视角。它不是简单地罗列“可以用在什么地方”，而是深入剖析了在特定应用场景中，非线性效应是如何被“驯服”和“利用”的。比如，在超精密测量领域，书中对基于非线性光纤的频率梳的生成机制进行了详尽的阐述，不仅解释了梳齿如何形成，更关键的是，它探讨了如何通过调整光纤长度和非线性强度，来实现梳齿间隔的亚赫兹级甚至更高精度的控制，这对于时间计量和光谱学研究具有革命性的意义。另一个让我印象深刻的案例是关于非线性光纤在生物成像中的潜力。作者没有回避将高强度脉冲输入生物组织可能带来的损伤问题，而是着重讨论了如何利用特定的非线性过程（例如多光子激发荧光）来提高成像深度和对比度，同时将平均光功率控制在一个安全的范围内。这种既敢于展示前沿潜力，又保持严谨安全考量的叙事态度，非常成熟和负责任。

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这本书的封面设计简直是一场视觉盛宴，那种深邃的蓝色调和精妙的光线勾勒出的几何图形，让我一拿到手就立刻感受到了某种深不可测的知识海洋的召唤。我之前对这个领域一直抱有一种敬畏感，总觉得那是只有极少数天才才能涉足的领域。然而，这本书的导论部分却出乎意料地亲切，它没有一上来就抛出那些令人望而生畏的数学公式，而是用了一种近乎诗意的语言，描绘了光纤如何在现代通信和传感技术中扮演着“信息高速公路”的角色。作者似乎非常擅长“化繁为简”的叙事技巧，哪怕是像“模式耦合”这种听起来就非常高深的物理现象，也能通过生动的比喻和清晰的插图，让我这个非专业背景的读者大致把握住其核心机理。我特别喜欢其中关于“孤子”传输的章节，那段描述简直像在讲述一个物理童话，光脉冲如何在克服色散和非线性效应的同时，保持其完美的形态穿越漫长的光纤，那种稳定性和优雅感令人叹为观止。这本书的排版也十分考究，页边距的留白恰到好处，使得在阅读复杂推导过程时，眼睛不会感到疲惫，这对于长时间钻研技术细节的读者来说，无疑是一个巨大的加分项。总而言之，它成功地搭建了一座从宏观概念到微观机理的坚实桥梁，让人愿意沉下心来，一步步探索这光怪陆离的非线性世界。

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这本书的行文风格，简直就像一位经验极其丰富、但又极其耐心的资深教授在为你进行一对一的辅导。它的语言是极其精准的，每一个术语的使用都精确无误，几乎没有产生歧义的空间。我尤其欣赏它在介绍新的物理概念时所采用的“渐进式展开”的策略。例如，当引入涉及高阶导数的非线性薛定谔方程（NLSE）时，作者先从最基础的、只包含克尔效应的一阶方程讲起，然后逐步引入色散项、增益项，直到构建出完整的、可以描述实际复杂系统的方程组。每增加一个新项，都会清晰地解释这个新项所对应的物理过程是什么，以及它如何改变了光脉冲的动态行为。这种层层递进的结构，极大地降低了理解高维非线性动力学的心理门槛。此外，书中对一些历史上的关键实验和理论突破的引用也非常到位，它让读者明白，我们今天所掌握的知识，是建立在无数前人的智慧和无数次失败的尝试之上的，这让学习过程充满了对科学探索本身的敬意。对于初入此领域的博士生来说，这本书无疑是比那些翻译腔十足的教材更值得信赖的“内参”。

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