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長周期光纖光柵及其級聯結構的感測特性及應用

為了解決光纖結構的問題，作者胡興柳王彥楊忠 這樣論述：

本書系統地闡述了長週期光纖光柵（LPG）感測器及其級聯結構（LPGP）的傳感特性及應用研究，共分11章。 第1章介紹了LPG在通信和傳感領域的應用以及國內外研究現狀；第2章採用耦合模理論對LPG及LPGP進行分析；第3章對LPG的主要參數進行頻譜分析和模擬；第4章對LPG的基本傳感特性進行了理論分析和實驗研究；第5章研究設計LPG解調系統，實現對板結構振動信號的監測；第6章應用LPG實現基於小波包能量譜分析的結構損傷識別；第7章研究了LPG在土木工程結構中耐久性健康監測的應用；第8章對LPGP的溫度、應變、彎曲和折射率傳感特性進行了理論和實驗研究；第9章研究了溫度和應變的同時測量技術；第10

章用LPGP來實現對超聲波的檢測，獲得相應的超聲場的參數；第11章提出了對LPGP減敏保護、溫度補償的封裝設計。本書是一本有關智慧監測與控制方面的專著，反映了作者近年來在這一領域的主要研究成果。 本書內容新穎，理論聯繫實際，適合大專院校及科研院所光纖光柵、智慧監測與控制領域的高年級本科生、研究生閱讀，也可供相關領域的教師、科研人員及工程技術人員作參考。 胡興柳（1974-），女，工學博士，金陵科技學院智慧科學與控制工程學院教授、碩士生導師。江蘇省“青藍工程”學術帶頭人，安徽省資訊化專家諮詢委員會委員。2004年4月南京航空航太大學電力電子與電力傳動專業碩士畢業，2012年

3月南京航空航太大學智慧監測與控制專業博士畢業，2014年-2015年國家公派新加坡南洋理工大學訪問學者。主要研究方向為光纖傳感技術、嵌入式系統軟硬體設計等。先後主持國家自然科學基金、省自然科學研究重點專案、省自然科學基金面上專案、省教育廳自然科學研究專案、橫向協作等項目10余項。在國內外重要期刊及國際學術會議上發表學術論文30餘篇，其中，SCI與EI檢索13篇。授權的國家發明專利5項，實用新型專利1項。 王彥（1975-），女，工學博士，安徽工業大學電氣與資訊工程學院教授、碩士生導師。2008年南京航空航太大學智慧監測與控制專業博士畢業，國家公派美國密蘇裡科技大學訪問學者。主要研究方向為光

纖傳感技術、儀器儀錶技術等。先後主持和參加了國家自然科學基金專案、安徽省自然科學研究重點專案、安徽省自然科學基金、江蘇省自然科學基金、安徽省傑出青年人才基金以及橫向專案多項，在國內外重要學術期刊及國際學術會議上發表論文20餘篇，其中，被SCI、EI收錄10餘篇。獲國家專利多項。 楊忠（1968-）， 男，工學博士，博士後，金陵科技學院智慧科學與控制工程學院院長、教授、研究生導師。江蘇省重點建設學科“控制科學與工程”學科帶頭人，中國自動化學會智慧自動化專業委員會委員，全國機械安全標準化技術委員會委員。獲南京航空航太大學工學博士學位，東南大學自動控制學科博士後出站。主要研究方向為智慧控制理論與應

用、光伏發電智慧控制、人工智慧等。承擔國家自然科學基金專案、教育部產學協同育人專案等20余項科研教研專案。發表學術論文60餘篇，其中，SCI收錄9篇、EI收錄15篇，出版專著2本、國家標準1部；獲得授權55項專利。獲中國人民解放軍科技進步二等獎1項；獲中國機械工業科學技術二等獎1項；獲省部級科技進步三等獎5項；獲江蘇省高等教育教學成果二等獎等。 第1章 緒 論 1 1.1 引言 1 1.2 LPG的理論研究現狀 2 1.3 LPG的製備技術 3 1.4 LPG的應用概況 6 1.4.1 LPG在通信領域的應用 7 1.4.2 LPG在傳感領域的應用 8 1.5 LPG的發展

趨勢 9 1.6 本書的研究內容及結構 10 參考文獻 12 第 2章 LPG及LPGP的理論分析 17 2.1 光纖光柵的結構 17 2.2 耦合模理論 19 2.3 LPG模式耦合 20 2.3.1 纖芯基模有效折射率及其場分佈 20 2.3.2 包層模有效折射率及其場分佈 21 2.3.3 耦合特性分析 25 2.3.4 LPG的模式耦合方程 26 2.4 LPGP模式耦合 27 2.5 本章小結 30 參考文獻 30 第3章 LPG及LPGP譜特性的模擬和研究 32 3.1 表徵LPG的譜特性的參數 32 3.2 LPG對結構參數的敏感特性分析 35 3.2.1 光柵參數對頻譜的影

響 35 3.2.2 光纖結構參數對頻譜的影響 40 3.3 LPGP對結構參數的敏感特性 45 3.4 本章小結 49 參考文獻 49 第4章 LPG的傳感機理 50 4.1 LPG的溫度傳感 50 4.1.1 諧振波長的溫度特性理論分析 50 4.1.2 損耗峰幅值的溫度特性 52 4.1.3 溫度特性實驗研究 53 4.2 LPG的軸向應變傳感 54 4.2.1 軸向應變理論分析 54 4.2.2 軸向應變實驗研究 55 4.3 LPG的彎曲傳感 57 4.3.1 彎曲特性理論分析 57 4.3.2 彎曲特性實驗研究 59 4.4 LPG的折射率傳感 60 4.4.1 折射率特性理論分

析 60 4.4.2 折射率特性實驗研究 62 4.5 LPG的橫向負載傳感 64 4.5.1 橫向負載特性理論分析 64 4.5.2 橫向負載特性實驗研究 65 4.6 LPG的溫度補償技術 66 4.6.1 溫度補償方法 66 4.6.2 溫度補償實驗 67 4.6.3 其他溫度補償方法 69 4.7 本章小結 70 參考文獻 71 第5章 LPG振動信號監測 72 5.1 薄板振動的微分方程 73 5.2 LPG振動信號監測感測器 76 5.2.1 動態信號監測原理 76 5.2.2 LPG動態信號監測系統 77 5.2.3 LPG動態信號的解調方案 80 5.2.4 系統最優工作點的

確定 84 5.3 薄板結構振動信號的採集 85 5.4 分散式振動信號採集系統 89 5.5 具有自動跟隨功能的振動信號監測系統 91 5.6 本章小結 93 參考文獻 94 第6章 基於小波包能量譜分析的LPG結構損傷識別 95 6.1 板結構ANSYS分析 95 6.2 小波包理論分析 98 6.2.1 小波分析 99 6.2.2 小波包分析 100 6.3 信號的能量特徵指標提取 102 6.3.1 小波基的選取 102 6.3.2 小波分解階數和小波包分解尺度的選取 103 6.3.3 特徵指標的提取 103 6.4 板結構的小波包能量譜分析 104 6.4.1 同一位置不同程度的

損傷 104 6.4.2 不同位置相同程度的損傷 107 6.5 本章小結 109 參考文獻 110 第7章 LPG土木工程結構耐久性健康監測 111 7.1 混凝土結構中的鋼筋銹蝕 111 7.1.1 鋼筋銹蝕機理 112 7.1.2 鋼筋銹蝕過程 114 7.2 混凝土結構中鋼筋銹蝕監測方法 115 7.3 實驗方法確定 116 7.3.1 鋼筋銹蝕方法的確定 116 7.3.2 混凝土中鋼筋銹蝕率的測量 117 7.4 基於LPG折射率特性的鋼筋銹蝕監測 117 7.4.1 感測器設計 117 7.4.2 實驗室環境實驗 119 7.4.3 雙光柵測量 121 7.4.4 實驗討論 1

22 7.5 基於LPG微彎特性的鋼筋銹蝕監測 123 7.5.1 感測器設計及封裝 123 7.5.2 實驗室環境實驗 125 7.5.3 混凝土埋入實驗 126 7.5.4 實驗討論 129 7.6 本章小結 130 參考文獻 131 第8章 LPGP傳感特性的研究 133 8.1 LPGP溫度傳感特性 133 8.1.1 LPGP溫度特性的理論分析 133 8.1.2 LPGP溫度特性的實驗及分析 136 8.2 軸向應變傳感特性 139 8.2.1 LPGP軸向應變特性的理論分析 139 8.2.2 軸向應變特性實驗 141 8.3 彎曲傳感特性 144 8.3.1 LPGP彎曲傳感

特性的理論分析 144 8.3.2 彎曲傳感特性實驗 145 8.4 折射率傳感特性 148 8.4.1 LPGP折射傳感特性的理論分析 148 8.4.2 LPGP折射傳感特性的模擬研究 149 8.4.3 折射率傳感特性實驗 152 8.5 本章小結 156 參考文獻 156 第9章 基於支援向量回歸機的單LPGP應變和溫度同時測量技術的研究 158 9.1 支持向量回歸機理論基礎 158 9.2 溫度與應變的同時測量 163 9.2.1 交叉敏感問題的解決方案 163 9.2.2 不同諧振峰應變與溫度的測量 164 9.3 矩陣分析方法 166 9.4 基於SVR的溫度與應變預測模型的

建立 168 9.4.1 支持向量回歸機的表述 168 9.4.2 -SVR相關模型參數選取 172 9.4.3 基於SVR的溫度和應變的預測 174 9.4.4 SVR和標準矩陣法對應變和溫度預測的比較 174 9.5 本章小結 175 參考文獻 176 第10章 LPGP對超聲波檢測研究的初探 178 10.1 超聲波簡介 178 10.2 光纖光柵檢測超聲波的研究 179 10.3 超聲波作用于LPGP的原理 180 10.4 超聲波基本特性的LPGP實驗研究 183 10.4.1 超聲波靜態特性實驗系統組成 183 10.4.2 實驗結果分析 183 10.5 本章小結 186 參考

文獻 187 第11章 LPGP的封裝及在樂果溶液降解過程中的應用 188 11.1 光纖光柵的封裝類型 188 11.1.1 保護性封裝 188 11.1.2 敏化性封裝 190 11.2 LPGP的封裝 191 11.2.1 LPGP溫度補償的封裝原理 191 11.2.2 LPGP溫度補償的封裝設計 193 11.2.3 封裝的LPGP溫度特性實驗 195 11.3 基於LPGP的樂果溶液污水降解的線上監測 195 11.3.1 樂果溶液污水降解技術 195 11.3.2 超聲強化電絮凝技術降解樂果溶液污水原理 197 11.3.3 超聲強化電絮凝技術降解樂果溶液實驗 199 11.4

本章小結 203 參考文獻 203

光纖結構進入發燒排行的影片

使用環狀烯烃共聚物開發脊形聚合物光波導感測器

為了解決光纖結構的問題，作者紀信荃 這樣論述：

摘要本研究之目的為開發新型生物感測平台，此新型感測平台除了可以節省成本外，亦可簡化製程。本實驗室所開發的免標記光纖式粒子電漿共振生物感測儀 (Fiber-optic particle plasmon resonance , FOPPR)，其具有高靈敏度、方便攜帶、操作簡單且能快速地進行檢測，已發展出許多疾病的檢測方法。本篇研究為開發新型感測平台，原本晶片是使用光纖傳導光訊號，但由於製作感測光纖處理步驟繁複，因此我們嘗試使用以環狀烯烴共聚物 (Cyclic Olefin Copolymer, COC) 高分子來取代光纖，用以製作脊形光波導粒子電漿共振平台 (Ridge waveguide pa

rticle plasmon resonance, RW-PPR)，COC 製作過程簡單且成本較低，同時具有優良的光學特性因此適合做為導光材料。製作好的脊形光波導晶片需要對 COC 進行官能化才能作後續的修飾，首先修飾金奈米粒子進行糖水折射率測試，可得到良好的線性關係 (R2 = 0.998)，以及折射率感測解析度 (Sensor resolution) 為 6.15*10-5 RIU。生化檢測則以 FONLISA 法檢測 DNA 濃度，將含有分析物和檢測探針的樣品引注入 COC 光波導晶片中，在 COC 表面形成夾心狀的捕獲探針-分析物-檢測探針複合物，偵測 1*10-13 ~ 1*10-9

g/mL共五個濃度的 DNA 標準品，亦有良好的線性關係 R2 = 0.984，則 最低偵測極限 (Limit of detection, LOD) = 3.61*10-14 g/mL，實驗結果顯示使用 COC 高分子製作的光波導晶片可以偵測生化樣品，且其具有良好的線性關係以及 LOD，成功驗證 RW-PPR 平台的可行性。關鍵字 : 光波導,脊形波導,感測平台,環狀烯烃共聚物

光纖材料制備技術

為了解決光纖結構的問題，作者魏忠誠 這樣論述：

本書對光纖製造中使用的所有材料的特性、製備工藝和提純技術以及相關檢測技術進行了系統、全面的介紹。   本書共有12章，第1章至第4章分別介紹光纖通信的基礎知識、光纖分類及性能要求、光纖設計與製造工藝以及光纖製造對材料的技術要求；第5章至第10章分別介紹光纖製造用石英材料、高純四氯化矽、高純四氯化鍺、各種高純氣體和光纖塗覆材料等從初始材料到高純材料的全流程製備技術以及儲運要求；第兒章專門介紹塑膠光纖及其材料製備技術；第12章集仲介紹光纖用材料性能檢測涉及的各種測試方法與技術。   本書可作為技術資料用於指導光纖材料製造廠家生產，也可作為光纖製造行業管理人員和技術人員學習、培訓用教材，還可作為大專

院校學生專業課本和參考用書。 第1章 光纖通信技術 1．1 光纖通信發展歷程 1．2 光纖通信特點 1．3 光纖通信的基本原理 1．3．1 光波基本理論 1．3．2 光的全反射理論 1．3．3 光纖傳輸的射線理論分析（幾何光學分析） 1．3．4 光纖傳輸的波動理論 1．3．5 光纖通信系統 1．4 光纖通信技術的發展趨勢 1．5 光纖分類 1．5．1 按光纖組成材料分 1．5．2 按光纖折射率結構分 1．5．3 按傳輸模式分 1．5．4 按實際用途分 1．5．5 按光纖截面結構分 1．6 典型商用光纖 1．6．1 商用多模光纖 1．6．2 商用單模光纖 1．6．3 商用特種商

用光纖 第2章 光纖設計與製造 2．1 玻璃的光學特性 2．1．1 玻璃的折射率 2．1．2 折射率影響因素 2．1．3 玻璃的反射、吸收和透過 2．1．4 石英玻璃特性 2．2 匕纖預製棒結構設計 2．2．1 光纖結構設計基本原則 2．2．2 光纖結構設計 2．3 光纖製造工藝設計 2．3．1 波導結構材料的選擇 2．3．2 光纖製造工藝的選擇 2．3．3 沉積工藝設計 2．4 光纖預製棒製造技術 2．4．1 概述 2．4．2 MCVD工藝及關鍵技術 2．4．3 PCVD工藝及設備 2．4．4 OVD工藝 2．4．5 VAD工藝及設備 2．4．6 外包層工藝 2．4．7 光纖預製棒非傳統製

造工藝 第3章 光纖拉制技術 3．1 光纖拉制原理 3．1．1 石英光纖成型基礎 3．1．2 石英光纖成型的黏度與溫度特性 3．2 光纖拉絲系統 3．2．1 拉絲設備的主要構成 3．2．2 光纖拉絲控制系統 3．3 光纖拉絲關鍵技術 3．3．1 光纖拉絲工藝 3．3．2 光纖拉制過程對光纖性能的影響 3．4 光纖塗覆工藝 3．4．1 光纖預塗覆 3．4．2 固化工藝 第4章 光纖製造用材料的性能與技術要求 4．1 光纖用原材料分類 4．2 光纖用材料的理化性能 4．2．1 石英玻璃材料的理化性能 4．2．2 光纖製造用材料的物化性能 4．3 光纖用材料技術要求 4．3．1 光纖材料的純度

4．3．2 光纖用材料技術要求 4．4 光纖塗覆材料技術要求 4．5 對光纖特性的影響 4．5．1 光纖損耗 4．5．2 光纖預製棒沉積用原材料對損耗的影響 第5章 光纖用石英材料製造技術 第6章 光纖預製棒沉積用四氯化矽製造技術 第7章 光纖預製棒製造用四氯化鍺生產技術 第8章 光纖預製棒用氣體的製備技術 第9章 光纖製造用氣體的製備技術 第10章 光纖塗覆材料製備技術 第11章 塑膠光纖及其材料製造技術 第12章 光纖材料檢測技術 參考文獻  

以多光纖環架構設計的單縱模摻鉺光纖雷射之研究

為了解決光纖結構的問題，作者柯瀚欣 這樣論述：

在此碩士論文中，我們提出了兩種不同設計的多光纖環架構設計的單模光纖雷射架構，藉由多光纖環結構所產生的游標尺效應，用以達成模態濾波器的效果。研究目的主要是為了抑制摻鉺光纖雷射的多縱模（Multi-Longitudinal-Mode，MLM）產生，以達成穩定的單縱模（Single-Longitudinal-Mode，SLM）輸出。我們基於所設計的雷射架構，在實驗結果上能獲致平坦、穩定且波長可調的SLM輸出，並能將工作帶寬從原本的C波段延伸到L波段。 在第一個提出的架構上，我們設計了一種具SLM輸出且連續波長可調的四環（Quad-Ring，QR）摻鉺光纖雷射系統，透過多光纖環的游標尺效應產生

模態濾波器，可用以抑制密集MLM雜訊震盪。並在實驗中觀察使用不同光纖環長度帶來的影響。最後獲得1524.0 nm到1569.0 nm可調諧範圍之間的光信噪比（Optical Signal to Noise Ratio，OSNR）和輸出功率；此外有0.7 dB功率差的平坦光波輸出範圍，最後也獲得到穩定的SLM和較窄線寬之輸出。 在第二個架構上，我們設計了具有連續波長可調且穩定SLM輸出的八環摻鉺光纖雷射，八環光纖架構可以建立游標尺效應的對應之模態濾波器，在光纖環中亦同時設計了Mach-Zehnder干涉儀（Mach-Zehnder Interferometer，MZI）架構，MZI 方案可以

同時引起波長選擇濾波器效應，用以完善 SLM 性能和輸出線寬。實驗表明此方案不僅可以實現包括C和L波段的寬波長可調性，而且可以獲得>71.1 dB的高OSNR。