光纤Fabry-Perot干涉仪原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:286

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出版时间:2009-4

价格:35.00元

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isbn号码:9787118059625

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• 干涉仪原理
• 光纤干涉仪
• Fabry-Perot干涉仪
• 光纤传感器
• 光学测量
• 光纤技术
• 精密测量
• 干涉原理
• 光通信
• 光纤光学
• 传感器技术

现代光学传感技术：从基础到前沿 引言 光学传感技术作为信息获取与处理领域的核心分支，正以前所未有的速度渗透到工业监测、环境科学、生物医学工程乃至国防安全等多个关键领域。本著作旨在系统梳理和深入剖析当前光学传感领域中具有广泛应用前景和创新潜力的几大主流技术路线，重点阐述其背后的物理原理、关键器件的研制与优化，以及在实际复杂环境中的工程应用挑战与解决方案。本书内容聚焦于那些不依赖于特定腔体结构（如法布里-珀罗腔）的传感范式，转而探讨基于波导、光纤阵列、微纳结构以及新型功能材料的光学传感新方法。 第一部分：光学传感基础与理论模型 本部分首先回顾了光学传感的基本概念，包括传感器的性能指标（灵敏度、分辨率、线性度、响应时间）的量化定义。随后，我们将深入探讨光在介质中传输和相互作用的基本理论。 第一章：光与物质相互作用的量子力学基础 详细阐述光子与原子、分子之间的耦合机制，包括吸收、自发辐射和受激辐射。重点讨论等离子激元（Plasmonics）的激发与调控，分析表面等离子激元共振（SPR）现象在生物分子检测中的应用潜力。引入电磁场在纳尺度结构中的局域增强效应，为后续章节讨论基于光子晶体和超材料的传感机制奠定理论基础。 第二章：光波导理论与模式耦合 深入探讨光在不同几何构型波导中的传输特性。系统分析介质波导（如光纤、平面波导）的模式色散、有效折射率计算及其对传感信号的影响。着重阐述耦合理论，包括光纤耦合、棱镜耦合（如Kretschmann构型）在折射率传感中的应用，以及如何利用模式耦合理论来设计高灵敏度的波导型传感器。 第二部分：基于新型结构的光学传感平台 本部分将焦点从传统的集束光纤传感转向依赖于特定几何结构或材料特性的新型传感平台。 第三章：光子晶体传感器的设计与制造 光子晶体（PhCs）作为一种具有周期性光学势垒的材料，能够精确控制光子的传播。本章详细介绍一维、二维和三维光子晶体结构的能带理论。重点分析缺陷模式的引入如何导致传感器对外部环境参数（如温度、应变、气体吸附）的敏感性增强。讨论利用半导体光刻、激光直写等微纳加工技术实现高精度光子晶体传感器的可行性与挑战。 第四章：表面等离子激元共振（SPR）传感器优化 SPR技术是基于金属/介质界面电子振荡的敏感技术。本章细化了表面等离子激元（SPP）的特性阻抗匹配问题。探讨了通过优化金属膜厚度、介质层设计（如使用多层膜结构）来提高SPR传感器的品质因数（Q值）和角/频谱灵敏度的方法。引入了局域表面等离子激元共振（LSPR）在纳米颗粒阵列中的应用，分析其在小型化和多路复用传感方面的优势。 第五章：微纳光纤传感器技术 本章关注于通过机械拉伸、腐蚀或沉积技术对标准光纤进行结构重塑后形成的新型器件。详细介绍微纳光纤（如腰形光纤、锥形光纤）的有效模式场面积变化如何与外界环境（如折射率、压力）产生关联。探讨利用气敏材料或功能涂层在光纤表面沉积，实现对特定化学物质选择性检测的策略。 第三部分：功能材料在传感中的应用 传感器的性能往往受限于其响应材料的特性。本部分侧重于介绍那些因其独特的电、光、化学响应特性而被引入到光学传感系统中的先进材料。 第六章：智能响应性材料的集成 介绍具有可逆物理或化学变化的材料，如形状记忆聚合物、热致变色材料、电活性聚合物和光敏材料（如偶氮苯衍生物）。阐述如何将这些材料集成到光学结构中，实现对刺激的实时、高灵敏度光学响应。例如，讨论电润湿效应如何调控微纳结构中的液滴形状，进而改变光传输特性。 第七章：石墨烯及二维材料的光学传感潜力 石墨烯作为一种单原子层材料，具有极高的载流子迁移率和独特的电光效应。本章深入分析石墨烯的费米能级调控如何影响其光学吸收和拉曼散射谱。探讨将石墨烯与波导结构结合，设计出对化学吸附或电场变化极为敏感的传感器。此外，简要介绍过渡金属硫化物（TMDs）在可见光和近红外波段的独特吸收特性及其在光谱传感中的应用。 第四部分：工程应用与系统集成 本部分将理论与实践相结合，探讨将上述先进传感原理转化为可靠工程系统的关键技术。 第八章：复杂环境下的信号处理与补偿 实际应用中，环境参数（如温度波动、机械振动）常与待测信号耦合，导致测量误差。本章讨论多参数解耦技术，包括使用双模光纤或不同波长通道进行交叉敏感性补偿的算法。介绍基于机器学习的信号去噪和特征提取方法，以提高系统在噪声环境下的鲁棒性。 第九章：便携式光谱仪与光路设计 面向现场快速检测的需求，本章侧重于微型化和集成化的光学系统设计。讨论如何利用衍射光栅、MEMS扫描镜等技术构建紧凑型光谱分析模块。重点分析光路在有限空间内实现高效率采集和准确波长分辨的布局策略。 结论与展望 总结现代光学传感技术当前的发展趋势，强调多模态传感、高集成度、以及与人工智能深度融合的前景。展望下一代传感技术在实时健康监测、超快过程分析等前沿领域可能带来的颠覆性变革。 （全书约1500字）

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阅读《光纤Fabry-Perot干涉仪原理及应用》这本书，给我的最大感受是它的体系化和严谨性。从基础的干涉原理出发，逐步深入到Fabry-Perot干涉仪的具体构造和工作机制，再到其在不同领域的应用，整本书的逻辑链条非常清晰，一气呵成。作者在讲解原理时，并没有使用过于晦涩的语言，而是通过大量的图示和比喻，将复杂的物理概念形象化，使得初学者也能相对容易地理解。尤其是在介绍不同类型Fabry-Perot干涉仪的结构特点时，例如平面式、倾斜式、弯曲式等，书中都配有详细的示意图，并对其优缺点进行了对比分析，这对于读者理解不同结构的设计思路和适用范围非常有帮助。我尤其喜欢书中关于干涉仪性能参数分析的部分，比如分辨率、自由光谱范围、品质因子等，作者都给出了明确的定义和计算方法，并且详细阐述了这些参数如何受到干涉仪结构和材料的影响。这种深入浅出的讲解方式，让我不仅知其然，更知其所以然。

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《光纤Fabry-Perot干涉仪原理及应用》这本书，对我来说，更像是一本工具书。我是一名在光学实验室工作的研究助理，经常需要接触和使用各种光学设备。这本书的内容，恰好填补了我在这方面的一些知识空白。书中对于Fabry-Perot干涉仪的制造工艺和封装技术也有所涉及，虽然不是重点，但这些信息对于理解实际产品的性能和局限性非常重要。例如，书中提到的一些关于膜层制备和基底选择的注意事项，对于我们进行实验设计时评估方案的可行性非常有参考价值。另外，书中对干涉仪的校准和维护也给出了一些实用的建议，这对于延长设备的使用寿命和保证测量数据的准确性至关重要。我尤其欣赏书中关于误差分析和补偿的章节，在实际工作中，我们经常会遇到各种误差源，如何有效地识别和处理这些误差，是保证实验成功的关键。这本书提供了不少有价值的思路和方法。

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我购买《光纤Fabry-Perot干涉仪原理及应用》这本书，主要是被它的“应用”二字所吸引。毕竟，理论再好，落地才是关键。这本书在这方面做得相当不错，它并没有止步于理论推导，而是花了相当大的篇幅来介绍Fabry-Perot干涉仪在各个领域的实际应用。从最初的光学传感器，到后来的光谱分析，再到近期热门的光通信和激光技术，这本书都给出了详实的案例。我特别关注了其中关于高精度位移测量和折射率测量的章节。书中通过具体的应用场景，展示了如何利用Fabry-Perot干涉仪的灵敏度来捕捉微小的物理变化，并将其转化为可用的数据。例如，在测量微小形变时，书中就详细讲解了如何设计合适的干涉仪结构，以及如何处理测量过程中的噪声。另外，书中在介绍如何利用干涉仪进行光谱分析时，也列举了在气体检测、材料成分分析等方面的应用，这让我看到了该技术在环境监测和工业生产中的巨大潜力。虽然有些应用场景的描述可能略显技术化，但整体而言，这本书为我打开了一扇了解光学技术实际应用的窗口，让我对这个领域的未来发展有了更清晰的认识。

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这本《光纤Fabry-Perot干涉仪原理及应用》的图书，说实话，我当初选择它纯粹是因为我对光通信领域的一腔热情，加上Fabry-Perot这个名字听起来就带着点儿高深莫测的科技感。翻开书的第一页，就感觉自己掉进了一个光学理论的海洋，各种公式、图示、推导，看得我眼花缭乱。尤其是在讲到干涉原理的时候，那种光的叠加与抵消，真是像一场精妙的舞蹈，而Fabry-Perot干涉仪就是这场舞蹈的舞台。书中对干涉仪的结构、光路设计、以及不同参数对干涉条纹的影响进行了深入的剖析，比如腔长、反射率、入射角等等，这些细节的呈现，让我对这个看似简单的结构有了更全面的认识。它不仅仅是物理概念的罗列，更多的是一种对精密光学器件设计思路的引导。我尤其欣赏其中一些关于理论推导的章节，作者并没有省略关键步骤，而是循序渐进地展示了如何从基本的光学定律出发，最终建立起描述干涉仪行为的数学模型。这对于我这种希望深入理解背后机理的读者来说，无疑是极大的帮助。虽然有些地方可能需要反复阅读和思考，但这种挑战也正是学习的乐趣所在。

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说实话，我最初买《光纤Fabry-Perot干涉仪原理及应用》这本书，是抱着一种“看看再说”的心态。我从事的行业与光纤技术并非直接相关，只是对前沿科技比较好奇。然而，翻开这本书后，我却被它所展现出的严谨的科学态度和丰富的应用前景深深吸引。书中在介绍Fabry-Perot干涉仪的原理时，旁征博引，将复杂的物理概念与生活中的现象巧妙地联系起来，例如利用水的波纹来比喻光波的叠加，让我这种非专业人士也能大致理解其核心思想。而当讲到应用部分时，书中则展示了该技术在生物医学、环境监测、乃至航空航天等领域的广阔前景，这些内容远超我最初的想象。我特别喜欢其中关于“未来的展望”这一章节，作者对技术的演进方向和潜在突破进行了大胆而富有洞察力的预测，这让我对科学研究的魅力有了更深的体会。虽然书中有些专业术语我并不完全理解，但整体而言，它是一本能够激发兴趣、拓宽视野的好书。

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