光電信息技術

目錄
第一章 激光原理基礎 1
1.1 激光產(chǎn)生的基本原理 1
1.1.1 躍遷 1
1.1.2 愛因斯坦系數(shù)之間的關系 2
1.1.3 激光產(chǎn)生的增益原理 4
1.2 光學諧振腔和高斯光束 7
1.2.1 腔的損耗 8
1.2.2 共軸球面腔的穩(wěn)定條件 10
1.2.3 腔模的物理概念和腔內行波 10
1.2.4 對稱共焦腔基模高斯光束的特征 11
1.3 光學中的矩陣性質 13
1.3.1 變換矩陣 13
1.3.2 變換矩陣示例 17
1.3.3 共軸球面腔的約束穩(wěn)定性 20
1.4 光纖激光器的基本知識和系統(tǒng)設計 22
1.4.1 光纖激光器的工作物質 22
1.4.2 光纖激光器的諧振腔 23
1.4.3 光纖激光器的泵浦結構 23
1.4.4 環(huán)形腔光纖激光器的設計 24
習題與思考 28
第二章 激光調制技 29
2.1 調制的分類及特點 29
2.1.1 振幅調制 29
2.1.2 頻率和相位調制 30
2.1.3 強度調制 31
2.1.4 脈沖調制 32
2.1.5 脈沖編碼調制 32
2.2 電光調制 33
2.2.1 電光調制的物理基礎 33
2.2.2 電光強度調制 38
2.2.3 電光相位調制 42
2.2.4 電光調制器的電學性能 43
2.3 聲光調制 46
2.3.1 聲光調制的物理基礎 46
2.3.2 聲光互作用的兩種類型 47
2.3.3 聲光調制器 54
2.4 磁光調制 58
2.4.1 磁光效應 58
2.4.2 磁光調制器 59
2.5 直接調制 60
2.5.1 半導體激光器直接調制的原理 60
2.5.2 半導體發(fā)光二極管的調制特性 61
2.5.3 半導體光源的模擬調制 62
2.6 間接調制 62
習題與思考 64
第三章 光波在光纖中的傳輸及放大技術 65
3.1 光波在光纖波導中的傳播 65
3.1.1 光纖波導的結構 65
3.1.2 光波在光纖波導中的傳播特性 66
3.1.3 光波在光纖波導中的衰減和色散特性 72
3.2 光放大器概述 74
3.2.1 基本原理 74
3.2.2 光放大器的種類 74
3.2.3 光放大器的基本性能 75
3.3 半導體激光放大器 78
3.3.1 放大器的結構 78
3.3.2 放大器的性能 79
3.4 摻鉺光纖放大器 81
3.4.1 增益特性 83
3.4.2 放大器的噪聲系數(shù) 86
3.5 光纖拉曼放大器 87
3.5.1 光纖拉曼放大器的概述 87
3.5.2 光纖拉曼放大器的基本原理 88
3.5.3 寬帶混合光纖放大器 90
習題與思考 91
第四章光電探測技術 92
4.1 光電探測器的物理效應 92
4.2 輻射度量與光度量的基礎知識 93
4.2.1 光的本質 93
4.2.2 輻射度的基本物理量 94
4.2.3 光度的基本物理量 96
4.2.4 熱輻射的基本物理量 98
4.2.5 輻射度與光度中的基本定律 99
4.3 光電探測器件的特性參量 102
4.3.1 積分靈敏度 102
4.3.2 光譜靈敏度 103
4.3.3 頻率靈敏度 104
4.3.4 量子效率 104
4.3.5 通量閾和噪聲等效功率 105
4.3.6 歸一化探測度 105
4.3.7 其他參數(shù) 106
4.4 直接探測系統(tǒng)的性能分析 106
4.4.1 光電探測器的平方律特性 106
4.4.2 信噪比性能分析 107
4.4.3 直接探測系統(tǒng)的 107
4.5 光頻外差探測的基本原理 109
4.5.1 光外差探測的原理 109
4.5.2 基本特性 112
習題與思考 113
第五章 光譜分析技術 114
5.1 光譜分析儀的分類 115
5.2 基于衍射光柵的光譜分析儀 117
5.2.1 光譜分析儀的基礎 117
5.2.2 輸入端 118
5.2.3 準直光學系統(tǒng) 118
5.2.4 衍射光柵 119
5.2.5 聚焦光學元件 121
5.2.6 輸出端口 121
5.2.7 探測器 121
5.3 基于衍射光柵光譜儀的主要技術指標 121
5.3.1 波長精度 121
5.3.2 波長校準技術 122
5.3.3 波長分辨率和動態(tài)范圍 123
5.3.4 靈敏度和掃描時間 124
5.4 調制信號的測量 125
5.4.1 信號處理 125
5.4.2 零跨度模式 126
5.4.3 觸發(fā)掃描模式 126
5.4.4 模數(shù)轉換觸發(fā)模式 126
5.4.5 模數(shù)轉換交流觸發(fā)模式 127
5.4.6 門控掃描模式 127
習題與思考 128
第六章 頻譜分析技術 129
6.1 頻譜分析的基本概念 129
6.1.1 測量的設定 129
6.1.2 激光的線寬和啁啾 130
6.1.3 兩個光場之間的干涉 132
6.2 激光線寬特性 134
6.2.1 使用本振激光器的外差方法 134
6.2.2 延遲自外差 137
6.2.3 延遲自零差 138
6.2.4 光電流譜 139
6.2.5 相干鑒別器的方法 142
6.2.6 幾種方法的比較 143
6.3 調制激光器的頻譜測量 144
6.3.1 差頻方法 144
6.3.2 門控延遲的自零差技術 145
6.4 激光啁啾測量 146
6.5 頻率調制測量 148
習題與思考 150
第七章 分布式光纖傳感技術 151
7.1 光纖傳感技術的概述 151
7.1.1 光纖傳感器的工作原理 151
7.1.2 分布式光纖傳感技術的特點 157
7.1.3 分布式光纖傳感技術的主要參數(shù) 158
7.2 基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術 159
7.2.1 光纖中的布里淵散射 160
7.2.2 光纖中布里淵散射的特性 163
7.2.3 基于布里淵散射的分布式光纖傳感器系統(tǒng) 167
7.3 基于布里淵激光器本振光源的 171
7.3.1 實驗系統(tǒng) 171
7.3.2 實驗結果與分析 171
習題與思考 175
參考文獻 176