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| 編輯推薦： |
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本书详细介绍了混沌激光的产生与控制方法及混沌激光的特性，并实现了混沌激光器的光子芯片集成，为其应用奠定了基础。在分析混沌布里渊散射特性的基础上，提出了混沌布里渊相干域反射技术、混沌布里渊相干分析技术，实现长传感距离、高空间分辨率得以兼顾的温度、应变传感测量。同时，介绍了混沌微波光子技术在远程水位测距、多目标物测距方面的传感应用。介绍了噪声信号、伪随机序列、物理随机数调制在布里渊光相干域传感方面的应用，从而实现高空间分辨率的分布式光纤传感。之后，介绍了分布式光纤拉曼传感相关的新技术，以及该技术在工程领域的应用。
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| 內容簡介： |
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本书介绍了针对现有光纤传感系统中传感距离与空间分辨率相矛盾这一关键问题，作者在新型光纤传感技术与应用方面取得的研究成果。包括新型光纤传感技术使用到的混沌激光的产生与控制、光子集成半导体激光器的制作以及面向光纤传感的窄线宽光纤激光器；介绍了采用混沌技术的布里渊分布式光纤传感系统特性，无序信号用于布里渊分布式传感时系统性能的优化，同时介绍了混沌微波光子传感及分布式光纤拉曼传感及相关应用。
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| 關於作者： |
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张明江，教授，博士生导师，现任太原理工大学研究生院副院长。博士毕业于天津大学光学工程专业，获全国优秀博士学位论文提名奖。致力于新型光子集成混沌激光器的研制及其在分布式光纤传感领域的应用研究。主持国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金面上项目等国家、省部级项目10多项。发表学术论文100多篇，其中 SCI 收录 76篇，已授权专利56项。获山西省技术发明一等奖1项第一完成人、山西省自然科学二等奖1项第二完成人。
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| 目錄：
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第1章混沌激光的产生与控制
1.1混沌激光特性
1.2混沌激光的典型产生方式
1.2.1外腔光反馈
1.2.2外部光注入
1.2.3光电反馈
1.3宽带混沌激光的产生
1.3.1研究概况
1.3.2双波长联合光反馈法
1.3.3互注入法
1.4无时延混沌激光的产生
1.4.1研究概况
1.4.2单光注入联合随机散射光反馈法
1.4.3受激布里渊散射法
参考文献
第2章光子集成混沌半导体激光器
2.1研究概况
2.1.1单片集成混沌半导体激光器
2.1.2混合集成混沌半导体激光器
2.2混合集成混沌半导体激光器
2.2.1参数提取与系统仿真
2.2.2器件研制
2.3单片集成混沌半导体激光器
2.3.1单片集成混沌半导体激光器芯片结构设计
2.3.2三段式单片集成DFB激光器的仿真研究
2.4面向集成混沌激光器的驱动及温控系统设计
2.4.1驱动及温控的硬件电路设计
2.4.2系统各控制单元的软件设计
2.4.3系统的输出特性及分析
2.5宽带混沌信号源
2.5.1结构及原理
2.5.2输出特性分析
参考文献
第3章混沌布里渊分布式光纤传感
3.1分布式光纤传感研究现状
3.1.1光纤传感技术概述
3.1.2布里渊分布式光纤传感技术
3.2混沌激光在光纤中的布里渊散射特性
3.2.1光纤中布里渊散射的机理
3.2.2混沌激光在光纤中的后向布里渊散射特性
3.3混沌布里渊光相干域反射传感技术
3.3.1ChaoticBOCDR技术的传感机理
3.3.2光源特性分析
3.3.3温度测量结果
3.4混沌布里渊光相干域分析传感技术
3.4.1ChaoticBOCDA技术的传感机理
3.4.2长距离ChaoticBOCDA系统
3.4.3毫米级空间分辨率ChaoticBOCDA系统
参考文献
第4章基于无序信号的布里渊分布式光纤传感
4.1基于噪声调制的布里渊光相干域反射技术
4.1.1传感机理
4.1.2参数选择及特性分析
4.1.3分布式温度测量
4.1.4性能分析
4.2基于伪随机序列调制的布里渊光相干域反射技术
4.2.1传感机理
4.2.2分布式温度传感
4.2.3性能分析
4.3基于物理随机码调制的布里渊光相干域分析技术
4.3.1传感机理
4.3.2分布式温度测量
4.3.3影响因素分析
参考文献
第5章混沌微波光子传感
5.1光生混沌超宽带微波信号
5.1.1引言
5.1.2基于光注入半导体激光器产生UWB微波信号
5.1.3光脉冲注入半导体激光器产生可调谐超宽带信号
5.1.4直接调制光反馈半导体激光器产生混沌UWB信号
5.2混沌超宽带微波光子远程测距技术
5.2.1引言
5.2.2实验装置和原理
5.2.3实验结果与分析
5.3混沌微波光子远程水位监测技术
5.3.1实验装置
5.3.2远程水位传感器探测信号特征与传输特性
参考文献
第6章分布式光纤拉曼测温仪及应用
6.1新型光纤拉曼解调技术
6.1.1自发拉曼散射效应
6.1.2单端结构温度解调方法
6.1.3双端结构温度解调方法
6.1.4基于光纤损耗的裂缝解调方法
6.2高速实时分布式光纤拉曼测温仪
6.2.1系统集成
6.2.2小波模极大值去噪法
6.2.3基于实时移动法的超前预警模型
6.2.4测温仪的主要技术指标
6.3长距离高精度分布式光纤拉曼测温仪
6.3.1系统的集成及多级恒温控制技术
6.3.2三维温度可视化定位技术
6.3.3测温仪的主要技术指标
6.4重大工程应用
6.4.1在长距离天然气输气管道安全监测中的应用
6.4.2电力电缆故障检测中的应用
6.4.3煤矸石山火灾监测中的应用
参考文献
第7章面向光纤传感的窄线宽光纤激光器
7.1光纤激光器研究现状
7.1.1光纤激光器的发展背景
7.1.2光纤激光器的分类及优势
7.1.3光纤激光器的主要应用领域
7.2环形腔掺铒光纤激光器
7.2.1掺铒光纤激光器基本原理
7.2.2典型的环形腔掺铒光纤激光器
7.2.3增益光纤最佳长度的选择
7.3单纵模窄线宽光纤激光器
7.3.1基于并联双子环MZI的窄线宽掺铒光纤激光器
7.3.2窄线宽掺铒光纤激光器输出激光的特性分析
7.3.3窄线宽掺铒光纤激光器输出激光的性能提升
7.4双波长掺铒光纤激光器
7.4.1基于双子环MZI的双波长掺铒光纤激光器
7.4.2双波长掺铒光纤激光器输出激光的特性分析
参考文献
索引
前言十三五国家科技创新规划实施以来，国家重大基础设施安全保障、智慧海洋环境安全保障、重大地质灾害快速识别与风险防控、深地探测及环保工程等传感监测技术迎来空前的发展契机与挑战，以人工智能监测网络为核心的智慧城市已经成为时代发展的潮流。光纤传感技术作为监测网络的重要一环已广泛应用于石油化工、土木工程、电气传输、航空航天、交通运输、岩土安全等各大领域。
作者近年来先后主持了国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金项目、山西省重点研发计划项目、山西省科技攻关计划项目等，针对现有光纤传感系统中传感距离与空间分辨率相矛盾这一关键问题，开展了新型光纤传感技术及应用研究，并取得了一定的研究成果。
本书以作者近年来取得的研究成果为主要内容，包括：
第1章，混沌激光的产生与控制。研究结果探明了混沌激光带宽增强和时延抑制机理，实验产生了无时延特征、带宽最宽的混沌激光，解决了实现长距离、高空间分辨率混沌激光传感所必需的高质量混沌信号源问题。
第2章，光子集成混沌半导体激光器。研制了光子集成宽带混沌信号发生器、宽带混沌激光源，推动了混沌激光在传感领域的工程应用。十三五国家科技创新规划实施以来，国家重大基础设施安全保障、智慧海洋环境安全保障、重大地质灾害快速识别与风险防控、深地探测及环保工程等传感监测技术迎来空前的发展契机与挑战，以人工智能监测网络为核心的智慧城市已经成为时代发展的潮流。光纤传感技术作为监测网络的重要一环已广泛应用于石油化工、土木工程、电气传输、航空航天、交通运输、岩土安全等各大领域。
作者近年来先后主持了国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金项目、山西省重点研发计划项目、山西省科技攻关计划项目等，针对现有光纤传感系统中传感距离与空间分辨率相矛盾这一关键问题，开展了新型光纤传感技术及应用研究，并取得了一定的研究成果。
本书以作者近年来取得的研究成果为主要内容，包括：
第1章，混沌激光的产生与控制。研究结果探明了混沌激光带宽增强和时延抑制机理，实验产生了无时延特征、带宽最宽的混沌激光，解决了实现长距离、高空间分辨率混沌激光传感所必需的高质量混沌信号源问题。
第2章，光子集成混沌半导体激光器。研制了光子集成宽带混沌信号发生器、宽带混沌激光源，推动了混沌激光在传感领域的工程应用。
第3章，混沌布里渊分布式光纤传感。分析了混沌布里渊散射特性，提出了混沌布里渊光相干域反射传感技术、光相干域分析传感技术，实现了长传感距离、高空间分辨率兼顾的温度、应变监测。
第4章，基于无序信号的布里渊分布式光纤传感。提出了基于噪声信号、伪随机序列、物理随机码调制的布里渊光相干域传感技术，实现了高空间分辨率的分布式光纤传感。
第5章，混沌微波光子传感。提出了混沌微波光子远程测距、水位监测新技术，实现了远程水位监测、多目标物测距传感。
第6章，分布式光纤拉曼测温仪及应用。针对重大工程应用难题提出了多项传感解决方案，研发了两款新型分布式光纤拉曼测温仪； 应用于地方重大工程健康监测，实现了特长隧道火灾、燃气管网泄漏等灾害的实时监测与精准预警。
第7章，面向光纤传感的窄线宽光纤激光器。提出了新结构的窄线宽光纤激光器，可实现单波长和双波长输出，且具有良好的单频特性和稳定性。
本书撰写过程中得到作者指导的学生王亚辉、李健、柴萌萌、赵乐、张倩、杨强、闫宝强、王兴、李梦文、余涛、许扬、张晓程、胡鑫鑫、赵婕茹、陈红、卫晓晶、张博鑫、高飞等在章节撰写和文字校对方面的协助，在此深表感谢！
本书的研究工作得到王云才教授和刘铁根教授的指导和建议，在此深表谢意！
特别感谢清华大学廖延彪教授对我们研究工作的认可，并推荐本书列入清华大学出版社策划的变革性光科学与技术丛书！
受笔者学识水平所限，加之本书编著时间仓促，撰文中出现不妥乃至错误之处在所难免，
望读者不吝赐教。
本书配有实验视频等资源，请扫二维码观看。
作者于太原理工大学博学馆
2019年8月
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十三五国家科技创新规划实施以来，国家重大基础设施安全保障、智慧海洋环境安全保障、重大地质灾害快速识别与风险防控、深地探测及环保工程等传感监测技术迎来空前的发展契机与挑战，以人工智能监测网络为核心的智慧城市已经成为时代发展的潮流。光纤传感技术作为监测网络的重要一环已广泛应用于石油化工、土木工程、电气传输、航空航天、交通运输、岩土安全等各大领域。
作者近年来先后主持了国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金项目、山西省重点研发计划项目、山西省科技攻关计划项目等，针对现有光纤传感系统中传感距离与空间分辨率相矛盾这一关键问题，开展了新型光纤传感技术及应用研究，并取得了一定的研究成果。
本书以作者近年来取得的研究成果为主要内容，包括：
第1章，混沌激光的产生与控制。研究结果探明了混沌激光带宽增强和时延抑制机理，实验产生了无时延特征、带宽最宽的混沌激光，解决了实现长距离、高空间分辨率混沌激光传感所必需的高质量混沌信号源问题。
第2章，光子集成混沌半导体激光器。研制了光子集成宽带混沌信号发生器、宽带混沌激光源，推动了混沌激光在传感领域的工程应用。
第3章，混沌布里渊分布式光纤传感。分析了混沌布里渊散射特性，提出了混沌布里渊光相干域反射传感技术、光相干域分析传感技术，实现了长传感距离、高空间分辨率兼顾的温度、应变监测。
第4章，基于无序信号的布里渊分布式光纤传感。提出了基于噪声信号、伪随机序列、物理随机码调制的布里渊光相干域传感技术，实现了高空间分辨率的分布式光纤传感。
第5章，混沌微波光子传感。提出了混沌微波光子远程测距、水位监测新技术，实现了远程水位监测、多目标物测距传感。
第6章，分布式光纤拉曼测温仪及应用。针对重大工程应用难题提出了多项传感解决方案，研发了两款新型分布式光纤拉曼测温仪； 应用于地方重大工程健康监测，实现了特长隧道火灾、燃气管网泄漏等灾害的实时监测与精准预警。
第7章，面向光纤传感的窄线宽光纤激光器。提出了新结构的窄线宽光纤激光器，可实现单波长和双波长输出，且具有良好的单频特性和稳定性。
本书撰写过程中得到作者指导的学生王亚辉、李健、柴萌萌、赵乐、张倩、杨强、闫宝强、王兴、李梦文、余涛、许扬、张晓程、胡鑫鑫、赵婕茹、陈红、卫晓晶、张博鑫、高飞等在章节撰写和文字校对方面的协助，在此深表感谢！
本书的研究工作得到王云才教授和刘铁根教授的指导和建议，在此深表谢意！
特别感谢清华大学廖延彪教授对我们研究工作的认可，并推荐本书列入清华大学出版社策划的变革性光科学与技术丛书！
受笔者学识水平所限，加之本书编著时间仓促，撰文中出现不妥乃至错误之处在所难免，
望读者不吝赐教。
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作者于太原理工大学博学馆
2019年8月
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