《光纖水聽器與光纖陀螺》教學(xué)大綱

1、光纖水聽器與光纖陀螺16學(xué)時/ 1學(xué)分英文譯名：Optic Fiber Hydrophone and Gyroscope適用領(lǐng)域：光學(xué)與光學(xué)工程教學(xué)目的：光纖傳感是光學(xué)傳感技術(shù)發(fā)展中最具應(yīng)用價值的新技術(shù)，它是利用光在光纖中傳播引起干涉、衍射、偏振、反射、損耗等物理特征的變化，進(jìn)行各種物理量測量的裝置和系統(tǒng)。在軍事、航空航天、能源、環(huán)保、生物醫(yī)學(xué)、自動控制以及建筑施工等領(lǐng)域倍受青睞。隨著不同系統(tǒng)工程自動化程度和復(fù)雜性的增加，對光纖傳感器的精度、可靠性和響應(yīng)靈敏度的要求越來越高。光纖水聽器和光纖陀螺是干涉式光纖傳感器成功應(yīng)用典范，他們在最近的30年中，經(jīng)歷了從測量原理的提出，到各種試驗(yàn)方案的研究，

2、實(shí)用化結(jié)構(gòu)改進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的光纖傳感器技術(shù)發(fā)展的全過程。光纖水聽器與光纖陀螺的高性能是依靠克服傳感器自身與外界的眾多干擾因素得以保證。其中包含豐富的光纖光學(xué)、電子學(xué)、控制與信號處理等學(xué)科的原理與技術(shù)方法，對于其它干涉型光纖傳感器的研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)、制作具有巨大的借鑒意義，并且水聽器和陀螺技術(shù)還在不斷發(fā)展，也代表的光纖傳感器技術(shù)前進(jìn)的方向之一。把這些光學(xué)研究領(lǐng)域的經(jīng)典和熱點(diǎn)問題講授給學(xué)生，讓他們親歷問題的提出、分析、解決的全過程，培養(yǎng)他們獨(dú)立開展研究的能力。教學(xué)方式及學(xué)時分配：（包括課堂授課、課堂討論、實(shí)驗(yàn)、上機(jī)等）（宋體10號字） 課堂講授12學(xué)時，課堂討論4學(xué)時教學(xué)主要內(nèi)容及對學(xué)生的要求

3、：（含先修知識、學(xué)習(xí)內(nèi)容等）（宋體10號字）學(xué)生先修電磁場理論、波動光學(xué)理論、光纖理論與技術(shù)、光纖傳感技術(shù)等方面的知識，通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)對光纖有一定的感性認(rèn)識。內(nèi)容摘要：（300-500字）（宋體10號字）課程講授法布里珀羅干涉式光纖水聽器的工作原理，討論光源譜寬對水聽器靈敏度和穩(wěn)定性的影響，討論溫度因素對水聽器穩(wěn)定性的影響，用光彈學(xué)理論分析入纖的應(yīng)力雙折射問題和腔內(nèi)模式分裂問題。用模式分裂的原理解釋水聽器的諧振曲線畸變現(xiàn)象，分析模式簡并及分裂條件下各種諧振曲線的特性。課程講授光纖陀螺的Sagnac干涉測量原理與典型的互易光路結(jié)構(gòu)，光纖陀螺噪聲源與消除方法、開環(huán)與閉環(huán)信號解調(diào)方法，以及國內(nèi)外最新進(jìn)

4、展與技術(shù)發(fā)展趨勢等等。著重講解光纖水聽器和光纖陀螺實(shí)用化與產(chǎn)品化過程中如何確定問題來源，克服與解決的方法，為學(xué)生提供了光纖傳感器實(shí)用化的案例。考核方式： 要求學(xué)生閱讀20篇相關(guān)文獻(xiàn)，寫出由教師命題的短論文，論文主要內(nèi)容是能夠針對某一具體研究課題闡明研究背景、獨(dú)立思考的理論分析和創(chuàng)新想法、具體方案、實(shí)施辦法和手段，考察學(xué)生創(chuàng)新周密的思維。平時成績占有30%，包括是否積極參與課堂討論、是否正確的回答問題及是否活躍的思維表現(xiàn)。主要參考書目：教材名稱 主編姓名 出版社名稱 （宋體10號字）（此處填寫本課程使用主要參考書目、文獻(xiàn)及學(xué)生必讀參考書籍、資料等）（宋體10號字）張桂才, 王巍譯, H.C.勒菲

5、偉著. 光纖陀螺儀. 北京：國防工業(yè)出版社，2002.康崇，光纖水聽器的原理、應(yīng)用與新進(jìn)展，自編講義.2007.易明.光學(xué)M. 北京：高等教育出版社，1999, 87-93 母國光，戰(zhàn)元令.光學(xué)M. 北京：人民教育出版社，1979，216-217楊海菁，王彥華，張?zhí)觳诺? 基于共焦法布里-珀羅腔的無調(diào)制激光頻率鎖定J. 中國激光, 2006, 33(3)：316-320陳海星, 顧培夫, 呂維閣等. 薄膜法布里珀羅濾光片中的超棱鏡效應(yīng)J. 光學(xué)學(xué)報,2006,26(1)：157-160康崇，劉芙蓉，黃宗軍等. HYPERLINK /getArticle.aspx?id=6310 t _blan

6、k 光源譜寬對法布里-珀羅干涉式光纖傳感器工作靈敏度的影響. HYPERLINK /gxxb/ o 轉(zhuǎn)到光學(xué)學(xué)報首頁 光學(xué)學(xué)報 2004.3康崇，王政平，黃宗軍等. HYPERLINK /getArticle.aspx?id=OJ061230000022KhNjQm t _blank 無偏振效應(yīng)分束器反射相移對法拉第鏡式光學(xué)電流互感器輸出光偏振態(tài)的影響. HYPERLINK /gxxb/ o 轉(zhuǎn)到光學(xué)學(xué)報首頁 光學(xué)學(xué)報.2006.12康崇，張樹全，黃宗軍等. HYPERLINK /getArticle.aspx?id=OJ070122000090LiOkRn t _blank 模式分裂對法布里

7、珀羅型光纖水聽器諧振曲線的影響. HYPERLINK /gxxb/ o 轉(zhuǎn)到光學(xué)學(xué)報首頁 光學(xué)學(xué)報.2007.1戰(zhàn)元令，路明哲.多模光纖Fabry-Perot干涉儀的分析J.光學(xué)學(xué)報，1989，9(9)：803-809饒?jiān)平榭?，朱永?非本征型法布里-泊羅干涉儀光纖布拉格光柵應(yīng)變溫度傳感器及其應(yīng)用J.光學(xué)學(xué)報，2002，22(1)：85-87Lv Changgui, Wang Zhuyuan, Yun Binfeng et el. Stable single frequency Er-doped all-fiber ring laser with fiber Bragg grating

8、Fabry-Perot filterJ. CHINESE OPTICS LETTERS， HYPERLINK 0:8080/issue.jsp?year=2005&vol=03&issue=04 o view list of this issue 2005，4： 212-214康崇，王政平，黃宗軍等. 光纖Fabry-Perot諧振腔的精細(xì)度對相位靈敏度的影響J. 光子學(xué)報，2005，34(3)：428-430崔三烈，周福洪，徐彥德. 單模光纖水聽器聲壓靈敏度的研究J.光子學(xué)報，1995，24(1)：72-76張少先，曾雪飛，劉永智.調(diào)諧腔馬赫-曾德爾干涉集成光波導(dǎo)陀螺J.光學(xué)學(xué)報，2003，

9、23(1)：117-120V. Vali and R.W. Shorthill, “Fiber Ring Inteferometer”, Applied Optics, Vol. 15, 1976, pp. 1099-1100S. Ezekiel, and H.J. Arditty, “Fiber-Optic Rotation Sensors”, Fiber-Optic Rotation Sensors”, Springer Series in Optical Sciences, Vol.32, 1982, pp. 2-26 J.M. Martin, and J.T. Winkler, “Fi

10、ber-Optic Laser Gyro Signal Detection and Processing Technique”, SPIE Proceedings, Vol. 139,1978, pp. 98-102.S. Ezekiel, J.L. Davis and R.W. Hellwarth, “Intensity Dependent Nonreciprocal Phase Shift in a Fiber optic Gyroscope, “Springer Series in Optical Sciences, Vol. 32, 1982, pp. 332-336R.A. Berg

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12、ters,Vol. 7, 1982, pp. 623-625.H.J. Arditty, Ph. Graindorge, H.C. Lefvre, Ph. Martin, J. Morisse and P. Simonpitri, “Fiber-Optic Gyroscope With All-Digital Processing”, Proceedings of OFS 6/89, Paris, Springer-Verlag Proceedings in Physics, Vol. 44, 1989, pp. 131-136.W.K.Burns, R.P.Moeller, A.Dandri

13、dge, Excess noise in fiber gyroscope sources, IEEE Photonics Technology Letters, 1990, 2(8):606-608.基于DSP實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化閉環(huán)光纖陀螺 HYPERLINK /P-zggxjsxb.html o 中國慣性技術(shù)學(xué)報 ，中國慣性技術(shù)學(xué)報， HYPERLINK /I-zggxjsxb.2001.02.html 2001年02期.王濤, 肖文, 光纖陀螺正交鎖相檢測方法的研究, 光學(xué)學(xué)報, 1996, 16(5):640-644.S.J.Sanders, L.K. Strandjord, L.K., and D.Mead, “Fiber Optic Gyro Technology Per