《激光傳感與測量》主要介紹51內(nèi)核單片機與C51程序設(shè)計。 前7章介紹老51單片機結(jié)構(gòu)、指令與匯編、C51程序設(shè)計與51單片機的通信接口、ADC與DAC接口等�！ 〉�8~9章介紹siliconLaboratories公司的增強型51內(nèi)核單片機C8051F330�！ 〉�10章介紹智能電子產(chǎn)品中的接口技術(shù)�！ 〉�11、12章介紹51內(nèi)核單片機在電子產(chǎn)品方面的應(yīng)用，內(nèi)容包括電子產(chǎn)品相關(guān)的算法、標(biāo)度變換，非線性校正等與智能電子產(chǎn)品實例�！都す鈧鞲信c測量》程序主要采用C語言。吻合當(dāng)前嵌入式程序開發(fā)潮流。
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目錄
前言
第1章 激光基本原理及特性 1
1.1 激光的基本特性 2
1.1.1 激光的方向性 2
1.1.2 激光的亮度 2
1.1.3 激光的相干性 3
1.2 光的受激輻射和光放大 5
1.2.1 原子能級和能級寬度 6
1.2.2 黑體輻射的普朗克公式 7
1.2.3 光與物質(zhì)的共振相互作用 8
1.2.4 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布與光放大 10
1.2.5 激光介質(zhì)的增益系數(shù)與增益曲線 11
1.3 激光能級系統(tǒng)和激光振蕩條件 12
1.3.1 激光能級系統(tǒng) 12
1.3.2 光的自激振蕩 13
1.3.3 激光振蕩條件 14
1.4 譜線加寬和線型函數(shù) 15
1.4.1 概述 15
1.4.2 光譜線加寬類型及機理 17
1.5 光學(xué)諧振腔和激光模式 22
1.5.1 光腔的構(gòu)成和分類 22
1.5.2 共軸球面腔的穩(wěn)定性條件 23
1.5.3 激光模式 25
1.5.4 光腔的損耗和品質(zhì)因數(shù) 28
1.6 基模高斯光束及其聚焦和準(zhǔn)直 30
1.6.1 基模高斯光束及其基本特性 31
1.6.2 薄透鏡對基模高斯光束的變換 33
1.6.3 基模高斯光束的聚焦 34
1.6.4 基模高斯光束的準(zhǔn)直 36
1.7 激光介質(zhì)的增益飽和 38
1.7.1 四能級激光系統(tǒng)的速率方程組 38
1.7.2 均勻加寬激光介質(zhì)的增益飽和 39
1.7.3 非均勻加寬激光介質(zhì)的增益飽和及燒孔效應(yīng) 43
1.8 連續(xù)波單模激光器的輸出功率 45
1.8.1 激光振蕩的閾值條件 46
1.8.2 均勻加寬單模激光器的輸出功率及最佳透射率 46
1.8.3 非均勻加寬單模激光器的輸出功率 48
習(xí)題與思考題 49
第2章 常用激光技術(shù)和激光器 51
2.1 激光調(diào)制技術(shù) 51
2.1.1 激光調(diào)制的基本概念 51
2.1.2 電光調(diào)制技術(shù) 52
2.1.3 聲光調(diào)制技術(shù) 57
2.1.4 磁光調(diào)制技術(shù) 62
2.1.5 直接調(diào)制技術(shù) 63
2.2 激光調(diào)Q技術(shù) 64
2.2.1 調(diào)Q激光器的振蕩閾值 65
2.2.2 調(diào)Q激光器的工作原理 66
2.2.3 調(diào)Q方法與技術(shù) 66
2.3 激光模式選擇技術(shù) 70
2.3.1 概述 70
2.3.2 激光橫模選擇原理、方法與技術(shù) 70
2.3.3 激光縱模選擇原理、方法與技術(shù) 72
2.4 激光頻率穩(wěn)定技術(shù) 77
2.4.1 頻率穩(wěn)定性及再現(xiàn)性 77
2.4.2 影響頻率穩(wěn)定性的主要因素及簡單穩(wěn)頻措施 78
2.4.3 主動穩(wěn)頻技術(shù) 79
2.5 He-Ne激光器 85
2.5.1 H-Ne激光器結(jié)構(gòu)及分類 85
2.5.2 H-Ne激光器工作原理 86
2.5.3 H-Ne激光器最佳工作條件 88
2.6 全固態(tài)激光器 89
2.6.1 概述 89
2.6.2 端面泵浦全固態(tài)激光器系統(tǒng)組成 90
2.6.3 常用端面泵浦全固態(tài)激光器 92
2.6.4 單頻全固態(tài)激光器 95
2.7 光纖激光器 99
2.7.1 概述 99
2.7.2 諧振腔結(jié)構(gòu)及特點 101
2.7.3 摻鉺光纖的基本特性 102
2.7.4 光纖光柵的基本知識 103
2.7.5 光纖光柵DBR和DFB摻鉺光纖激光器 105
2.7.6 基于飽和吸收體選模原理的單縱模摻鉺光纖激光器 106
2.8 半導(dǎo)體激光器 109
2.8.1 半導(dǎo)體與PN結(jié)的能帶結(jié)構(gòu) 109
2.8.2 半導(dǎo)體激光器的工作原理和閾值條件 112
2.8.3 半導(dǎo)體激光器的常用結(jié)構(gòu) 114
2.8.4 半導(dǎo)體激光器的主要工作特性 117
習(xí)題與思考題 118
第3章 雙頻激光器和激光傳感器 120
3.1 雙頻激光器概述 120
3.1.1 雙頻激光器的含義及分類 120
3.1.2 雙頻激光的產(chǎn)生原理及方法 121
3.2 雙縱模激光器和塞曼雙頻激光器 121
3.2.1 雙縱模激光器 121
3.2.2 塞曼雙頻激光器 122
3.3 基于雙折射效應(yīng)的激光縱模分裂原理及方法 126
3.3.1 雙折射效應(yīng)簡介 126
3.3.2 激光縱模分裂現(xiàn)象及其產(chǎn)生原理 129
3.3.3 基于自然雙折射效應(yīng)的Nd:YAG激光縱模分裂方法 131
3.4 雙折射雙頻He-Ne激光器 135
3.4.1 頻差可調(diào)諧雙折射雙頻H-Ne激光器 135
3.4.2 定常頻差雙折射雙頻H-Ne激光器 137
3.5 雙折射雙頻固體激光器 138
3.5.1 自然雙折射雙頻Nd:YAG激光器 138
3.5.2 電光雙折射雙頻Nd:YAG激光器 142
3.5.3 熱光雙折射雙頻鉺鐿玻璃激光器 144
3.5.4 應(yīng)力雙折射雙頻Nd:YAG激光器 146
3.6 雙和雙雙頻激光器$48
3.6.1 可調(diào)諧雙軸雙頻Nd:YAG激光器 148
3.6.2 THz頻差可調(diào)諧雙軸雙頻Yb:KGW激光器 150
3.6.3 雙雙頻Nd&YAG激光器$5$
3.6.4 雙雙頻He-Ne激光器$54
3.7 雙頻光纖激光器 155
3.7.1 保偏光纖Bragg光柵的主要特性 155
3.7.2 飽和吸收體選模雙波長單縱模摻鉺光纖激光器 157
3.7.3 DBR型雙波長單縱模摻鐿光纖激光器 161
3.7.4 應(yīng)力雙折射雙頻DBR光纖激光器 162
3.7.5 可雙雙波長摻鉺光纖激光器$64
3.8 激光傳感器 166
3.8.1 激光傳感器概述 166
3.8.2 氣體激光傳感器 167
3.8.3 固激光傳感器$68
3.8.4 光纖激光傳感器$70
3.9 激光陀螺 172
3.9.1 Sagnac效應(yīng)和環(huán)形激光陀螺 173
3.9.2 環(huán)形激光陀螺基本結(jié)構(gòu) 174
3.9.3 典型環(huán)形激光陀螺 175
3.9.4 環(huán)形激光陀螺信號讀出方法 179
習(xí)題與思考題 180
第4章 激光干涉測量 181
4.1 光的干涉現(xiàn)象 181
4.1.1 兩列光波的疊加及干涉現(xiàn)象 181
4.1.2 光拍現(xiàn)象 185
4.2 激光干涉測量原理與系統(tǒng) 186
4.2.1 激光干涉測量原理 186
4.2.2 邁克耳孫干涉儀 186
4.2.3 馬赫-曾德爾干涉儀 188
4.2.4 泰曼-格林干涉儀 191
4.2.5 法布里-珀羅干涉儀 193
4.3 激光外差干涉測量 196
4.3.1 塞曼雙頻激光干涉儀 197
4.3.2 聲光外差式激光干涉儀 199
4.3.3 激光超外差干涉測量 201
4.4 激光合成波干涉測量 202
4.4.1 合成波干涉絕對距離測量原理 202
4.4.2 雙頻激光合成波納米測量干涉儀 205
4.5 激光頻波干涉測量 206
4.5.1 調(diào)頻連續(xù)波干涉 206
4.5.2 半導(dǎo)體激光器線性調(diào)頻連續(xù)波絕對距離干涉測量 207
4.5.3 半導(dǎo)體激光器正弦調(diào)頻連續(xù)波納米測量干涉儀 209
4.6 激光干涉探針測量 209
4.6.1 表面形貌兩維評定參數(shù) 210
4.6.2 干涉測量方法 212
習(xí)題與思考題 215
第5章 激光自混合干涉測量 216
5.1 激光自混合干涉現(xiàn)象及測量系統(tǒng)組成 216
5.1.1 激光自混合干涉現(xiàn)象 216
5.1.2 三鏡腔模型及理論分析 216
5.1.3 影響自混合干涉條紋特性的幾個參數(shù) 218
5.1.4 激光自混合干涉測量系統(tǒng)組成 221
5.2 常用激光器的自混合干涉特性 222
5.2.1 He-Ne激光器自混合干涉特性 222
5.2.2 Nd：YAG激光器自混合干涉特性 223
5.2.3 半導(dǎo)體激光器自混合干涉特性 223
5.3 激光自混合干涉絕對距離測量 225
5.3.1 半導(dǎo)體激光器自混合干涉絕對距離測量 225
5.3.2 全固態(tài)激光器自混合干涉絕對距離測量 226
5.3.3 光纖激光器自混合干涉絕對距離測量 227
5.4 激光自混合干涉位移和振動測量 229
5.4.1 雙折射雙頻He-Ne激光器自混合干涉位移測量 229
5.4.2 半導(dǎo)體激光器自混合干涉位移測量 230
5.4.3 全固態(tài)激光器自混合干涉位移和振動測量 233
5.4.4 全光纖半導(dǎo)體激光器自混合干涉位移和振動測量 235
5.5 激光自混合干涉速度測量 236
5.5.1 半導(dǎo)體激光器自混合散斑干涉流體速度測量 236
5.5.2 DFB-LD自混合散斑干涉速度測量 238
5.5.3 雙頻Nd:YAG激光器自混合干涉速度測量 239
習(xí)題與思考題 240
第6章 激光衍射測量 241
6.1 光的衍射基本原理 241
6.1.1 菲涅耳-基爾霍夫衍射積分公式及其近似處理 241
6.1.2 巴比涅原理 244
6.2 激光衍射測量原理 244
6.2.1 夫瑯禾費衍射 244
6.2.2 激光衍射測量原理 248
6.3 激光衍射測量方法及應(yīng)用 250
6.3.1 激光衍射間隙測量法及應(yīng)用 251
6.3.2 激光反射衍射測量法及應(yīng)用 253
6.3.3 激光衍射分離間隙測量法及應(yīng)用 254
6.3.4 激光衍射互補測量法及應(yīng)用 256
6.3.5 激光衍射艾里斑測量法及應(yīng)用 257
習(xí)題與思考題 257
第7章 激光全息干涉測量 258
7.1 光學(xué)全息術(shù)及其基本原理 258
7.1.1 概述 258
7.1.2 全息圖的記錄和再現(xiàn) 258
7.1.3 全息圖的種類 261
7.2 全息干涉測量原理 261
7.2.1 全息干涉測量的特點 261
7.2.2 全息干涉測量原理 261
7.3 全息干涉測量方法 262
7.3.1 二次曝光法 262
7.3.2 單次曝光法 265
7.3.3 時間平均法 266
7.4 激光全息干涉測量的應(yīng)用 267
7.4.1 全息光柵位移測量 267
7.4.2 長度比較測量 270
7.4.3 光學(xué)玻璃均勻性測量 271
習(xí)題與思考題 272
第8章 激光準(zhǔn)直測量 273
8.1 概述
8.1.1 激光準(zhǔn)直測量基本原理 273
8.1.2 激光準(zhǔn)直測量系統(tǒng)組成 279
8.2 激光直線度測量 285
8.2.1 直線度測量概述 285
8.2.2 激光直線度測量 286
8.2.3 直線度測量誤差分析 289
8.3 激光多自由度準(zhǔn)直測量 291
8.3.1 滾轉(zhuǎn)角測量 292
8.3.2 四自由度同時測量 293
8.3.3 五自由度同時測量 296
8.3.4 六自由度同時測量 297
8.4 激光掃平儀 297
8.4.1 概述 297
8.4.2 激光掃平儀工作原理及系統(tǒng)組成 298
習(xí)題與思考題 300
第9章 激光測距與激光雷達探測 301
9.1 激光測距儀概述 301
9.1.1 激光測距儀的特點及分類 301
9.1.2 激光測距儀的主要技術(shù)指標(biāo) 302
9.1.3 激光測距系統(tǒng) 302
9.2 脈沖式激光測距 303
9.2.1 脈沖式激光測距原理 303
9.2.2 時間間隔測量 303
9.2.3 衛(wèi)星激光測距 304
9.3 相位式激光測距 305
9.3.1 相位式激光測距原理 305
9.3.2 雙頻率法相位測距原理 305
9.4 激光雷達概述 306
9.4.1 激光雷達大氣探測的物理基礎(chǔ) 306
9.4.2 激光雷達的分類 307
9.5 激光雷達大氣探測原理及方法 308
9.5.1 激光雷達的基本原理 308
9.5.2 激光雷達方程 309
9.5.3 激光雷達方程的解 309
9.6 多普勒激光雷達大氣風(fēng)場探測 312
9.6.1 激光多普勒測風(fēng)、達原理及分類 313
9.6.2 相干多普勒測風(fēng)激光雷達 313
9.6.3 非相干多普勒測風(fēng)激光雷達 314
9.7 米散射激光雷達及氣溶膠探測 317
9.7.1 大氣氣溶膠 317
9.7.2 米散射激光雷達系統(tǒng)組成 317
9.8 激光雷達大氣溫度探測 320
9.8.1 瑞利散射激光雷達大氣溫度探測原理 320
9.8.2 轉(zhuǎn)動拉曼散射激光雷達大氣溫度探測原理 321
習(xí)題與思考題 323
第10章 光纖傳感與測量 324
10.1 概述 324
10.1.1 光纖傳感與測量原理 324
10.1.2 光纖傳感與測量的分類 324
10.1.3 光纖傳感與測量的特點 324
10.2 光在波導(dǎo)介質(zhì)中傳輸?shù)幕纠碚?325
10.2.1 平板波導(dǎo)介質(zhì)中的光波模式 325
10.2.2 光在光纖中的傳輸規(guī)律 327
10.3 光纖傳感與測量方法 330
10.3.1 光強調(diào)制型光纖傳感器 330
10.3.2 相位調(diào)制型光纖傳感器 332
10.3.3 偏振調(diào)制型光纖傳感器 336
10.3.4 波長調(diào)制型光纖傳感器 337
10.4 復(fù)用式和分布式光纖傳感與測量系統(tǒng) 339
10.4.1 復(fù)用式光纖傳感與測量系統(tǒng) 339
10.4.2 分布式光纖傳感與測量系統(tǒng) 340
10.5 光纖傳感與測量的應(yīng)用 341
10.5.1 壓力傳感與測量 342
10.5.2 溫度傳感與測量 346
10.6 光纖陀螺 348
10.6.1 光纖陀螺的工作原理和基本結(jié)構(gòu) 348
10.6.2 開環(huán)光纖陀螺 349
10.6.3 閉環(huán)光纖陀螺 351
習(xí)題與思考題 352
參考文獻 353
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