目錄
第一章 激光原理基礎(chǔ) 1
1.1激光產(chǎn)生的基本原理 1
1.1.1 躍遷 1
1.1.2愛(ài)因斯坦系數(shù)之間的關(guān)系 2
1.1.3激光產(chǎn)生的增益原理 4
1.2光學(xué)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(nèi)行波 10
1.2.4對(duì)稱共焦腔基模高斯光束的特征 11
1.3光學(xué)中的矩陣性質(zhì) 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(shí)和系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21
1.4.1光纖激光器的泵浦結(jié)構(gòu) 22
1.4.2環(huán)形腔光纖激光器的設(shè)計(jì) 23
習(xí)題與思考 26
第二章 激光調(diào)制技術(shù) 29
2.1調(diào)制的分類(lèi)及特點(diǎn) 29
2.1.1振幅調(diào)制 29
2.1.2頻率和相位調(diào)制 30
2.1.3強(qiáng)度調(diào)制 31
2.1.4脈沖調(diào)制 31
2.1.5脈沖編碼調(diào)制 32
2.2 電光調(diào)制 33
2.2.1電光調(diào)制的物理基礎(chǔ) 33
2.2.2電光強(qiáng)度調(diào)制 37
2.2.3電光相位調(diào)制 42
2.2.4電光調(diào)制器的電學(xué)性能 42
2.3 聲光調(diào)制 45
2.3.1聲光調(diào)制的物理基礎(chǔ) 45
2.3.2聲光互作用的兩種類(lèi)型 46
2.3.3聲光調(diào)制器 53
2.4 磁光調(diào)制 56
2.4.1磁光效應(yīng) 56
2.4.2磁光調(diào)制器 58
2.5 直接調(diào)制 58
2.5.1半導(dǎo)體激光器直接調(diào)制的原理 58
2.5.2半導(dǎo)體發(fā)光二極管的調(diào)制特性 59
2.5.3半導(dǎo)體光源的模擬調(diào)制 60
2.6 間接調(diào)制 60
習(xí)題與思考 63
第三章 光波在光纖中的傳輸及放大技術(shù) 64
3.1光波在光纖波導(dǎo)中的傳播 64
3.1.1光纖波導(dǎo)的結(jié)構(gòu) 64
3.1.2光波在光纖波導(dǎo)中的傳播特性 65
3.1.3光波在光纖波導(dǎo)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(lèi) 73
3.2.3光放大器的基本性能 73
3.3半導(dǎo)體激光放大器 76
3.3.1放大器的結(jié)構(gòu) 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(shù) 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(xí)題與思考 87
第四章 光電探測(cè)技術(shù) 89
4.1光電探測(cè)器的物理效應(yīng) 89
4.2輻射度量與光度量的基礎(chǔ)知識(shí) 90
4.2.1光的本質(zhì) 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(cè)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(cè)度 101
4.3.7其他參數(shù) 102
4.4直接探測(cè)系統(tǒng)的性能分析 102
4.4.1光電探測(cè)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(cè)系統(tǒng)的 NEP分析 104
4.5光頻外差探測(cè)的基本原理 105
4.5.1光外差探測(cè)的原理 105
4.5.2基本特性 108
習(xí)題與思考 109
第五章 光譜分析技術(shù) 111
5.1光譜分析儀的分類(lèi) 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(shù)指標(biāo) 118
5.3.1波長(zhǎng)精度 118
5.3.2波長(zhǎng)校準(zhǔn)技術(shù) 118
5.3.3波長(zhǎng)分辨率和動(dòng)態(tài)范圍 120
5.3.4靈敏度和掃描時(shí)間 121
5.4調(diào)制信號(hào)的測(cè)量 121
習(xí)題與思考 124
第六章 頻譜分析技術(shù) 125
6.1頻譜分析的基本概念 125
6.1.1測(cè)量的設(shè)定 125
6.1.2激光的線寬和啁啾 126
6.1.3兩個(gè)光場(chǎng)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(yīng) 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(diào)制激光器的頻譜測(cè)量 140
6.3.1差頻方法 140
6.3.2門(mén)控延遲的自零差技術(shù) 141
6.4激光啁啾測(cè)量 142
6.5頻率調(diào)制測(cè)量 144
習(xí)題與思考 146
第七章 分布式光纖傳感技術(shù) 147
7.1光纖傳感技術(shù)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(shù)的特點(diǎn) 153
7.1.3分布式光纖傳感技術(shù)的主要參數(shù) 154
7.2基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù) 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(tǒng) 162
7.3基于布里淵激光器本振光源的 BOTDR系統(tǒng)設(shè)計(jì)與性能 166
7.3.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 166
7.3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 166
習(xí)題與思考 169
第八章 圖像檢測(cè)技術(shù) 170
8.1 目標(biāo)追蹤 170
8.2圖像檢測(cè)技術(shù)的邊緣檢測(cè)算法 172
8.2.1傳統(tǒng)邊緣檢測(cè)算法分析 172
8.2.2圖像檢測(cè)算法仿真結(jié)果分析 175
8.2.3圖像檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 177
8.3基于自適應(yīng)閾值圖像檢測(cè)技術(shù)及實(shí)現(xiàn) 179
8.3.1自適應(yīng)閾值的 Sobel邊緣檢測(cè)算法 180
8.3.2自適應(yīng)閾值的 Sobel邊緣檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 181
8.4基于改進(jìn)差分算法的圖像檢測(cè)系統(tǒng) 184
8.4.1傳統(tǒng)幀間差分法和四幀差分算法 184
8.4.2改進(jìn)四幀差分算法 185
8.4.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析 189
8.5基于以太網(wǎng)傳輸?shù)膱D像檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 191
8.6基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像識(shí)別 199
8.6.1基于改進(jìn)的 Alexnet模型 199
8.6.2模型實(shí)現(xiàn) 200
習(xí)題與思考 202
參考文獻(xiàn) 203