目錄
第一章 激光原理基礎 1
1.1激光產生的基本原理 1
1.1.1 躍遷 1
1.1.2愛因斯坦系數之間的關系 2
1.1.3激光產生的增益原理 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 ABCD定律 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設計 21
1.4.1光纖激光器的泵浦結構 22
1.4.2環(huán)形腔光纖激光器的設計 23
習題與思考 26
第二章 激光調制技術 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 31
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 37
2.2.3電光相位調制 42
2.2.4電光調制器的電學性能 42
2.3 聲光調制 45
2.3.1聲光調制的物理基礎 45
2.3.2聲光互作用的兩種類型 46
2.3.3聲光調制器 53
2.4 磁光調制 56
2.4.1磁光效應 56
2.4.2磁光調制器 58
2.5 直接調制 58
2.5.1半導體激光器直接調制的原理 58
2.5.2半導體發(fā)光二極管的調制特性 59
2.5.3半導體光源的模擬調制 60
2.6 間接調制 60
習題與思考 63
第三章 光波在光纖中的傳輸及放大技術 64
3.1光波在光纖波導中的傳播 64
3.1.1光纖波導的結構 64
3.1.2光波在光纖波導中的傳播特性 65
3.1.3光波在光纖波導中的衰減和色散特性 70
3.2光放大器概述 72
3.2.1基本原理 72
3.2.2光放大器的種類 73
3.2.3光放大器的基本性能 73
3.3半導體激光放大器 76
3.3.1放大器的結構 76
3.3.2放大器的性能 77
3.4摻鉺光纖放大器 79
3.4.1增益特性 81
3.4.2放大器的噪聲系數 83
3.5光纖拉曼放大器 83
3.5.1光纖拉曼放大器的概述 84
3.5.2光纖拉曼放大器的基本原理 85
3.5.3寬帶混合光纖放大器 86
習題與思考 87
第四章 光電探測技術 89
4.1光電探測器的物理效應 89
4.2輻射度量與光度量的基礎知識 90
4.2.1光的本質 90
4.2.2輻射度的基本物理量 91
4.2.3光度的基本物理量 93
4.2.4熱輻射的基本物理量 94
4.2.5輻射度與光度中的基本定律 95
4.3光電探測器件的特性參量 99
4.3.1積分靈敏度 99
4.3.2光譜靈敏度 99
4.3.3頻率靈敏度 100
4.3.4量子效率 101
4.3.5通量閾和噪聲等效功率 (NEP) 101
4.3.6歸一化探測度 101
4.3.7其他參數 102
4.4直接探測系統的性能分析 102
4.4.1光電探測器的平方律特性 102
4.4.2信噪比性能分析 103
4.4.3直接探測系統的 NEP分析 104
4.5光頻外差探測的基本原理 105
4.5.1光外差探測的原理 105
4.5.2基本特性 108
習題與思考 109
第五章 光譜分析技術 111
5.1光譜分析儀的分類 112
5.2基于衍射光柵的光譜分析儀 114
5.3基于衍射光柵光譜儀的主要技術指標 118
5.3.1波長精度 118
5.3.2波長校準技術 118
5.3.3波長分辨率和動態(tài)范圍 120
5.3.4靈敏度和掃描時間 121
5.4調制信號的測量 121
習題與思考 124
第六章 頻譜分析技術 125
6.1頻譜分析的基本概念 125
6.1.1測量的設定 125
6.1.2激光的線寬和啁啾 126
6.1.3兩個光場之間的干涉 128
6.2激光線寬特性 130
6.2.1使用本振激光器的外差方法 130
6.2.2延遲自外差 133
6.2.3延遲自零差 134
6.2.4光電流譜：相干效應 135
6.2.5相干鑒別器的方法 138
6.2.6幾種方法的比較 139
6.3調制激光器的頻譜測量 140
6.3.1差頻方法 140
6.3.2門控延遲的自零差技術 141
6.4激光啁啾測量 142
6.5頻率調制測量 144
習題與思考 146
第七章 分布式光纖傳感技術 147
7.1光纖傳感技術的概述 147
7.1.1光纖傳感器的工作原理 147
7.1.2分布式光纖傳感技術的特點 153
7.1.3分布式光纖傳感技術的主要參數 154
7.2基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術 155
7.2.1光纖中的布里淵散射 156
7.2.2光纖中布里淵散射的特性 159
7.2.3基于布里淵散射的分布式光纖傳感器系統 162
7.3基于布里淵激光器本振光源的 BOTDR系統設計與性能 166
7.3.1實驗系統 166
7.3.2實驗結果與分析 166
習題與思考 169
第八章 圖像檢測技術 170
8.1 目標追蹤 170
8.2圖像檢測技術的邊緣檢測算法 172
8.2.1傳統邊緣檢測算法分析 172
8.2.2圖像檢測算法仿真結果分析 175
8.2.3圖像檢測系統設計與實現 177
8.3基于自適應閾值圖像檢測技術及實現 179
8.3.1自適應閾值的 Sobel邊緣檢測算法 180
8.3.2自適應閾值的 Sobel邊緣檢測系統設計 181
8.4基于改進差分算法的圖像檢測系統 184
8.4.1傳統幀間差分法和四幀差分算法 184
8.4.2改進四幀差分算法 185
8.4.3系統設計與結果分析 189
8.5基于以太網傳輸的圖像檢測系統設計及實現 191
8.6基于卷積神經網絡的圖像識別 199
8.6.1基于改進的 Alexnet模型 199
8.6.2模型實現 200
習題與思考 202
參考文獻 203