智能穿戴光纖與光子集成

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 光纖光柵發(fā)展概況 1
1.3 光纖光柵耦合模理論 4
1.4 光纖光柵傳感基本原理 5
1.5 光纖光柵增敏與封裝 6
1.6 光纖Bragg光柵解調(diào)方法 8
1.6.1 匹配FBG可調(diào)濾波解調(diào)法 8
1.6.2 可調(diào)諧光纖F-P濾波器解調(diào)法 9
1.6.3 非平衡M-Z干涉儀解調(diào)法 10
1.6.4 可調(diào)諧窄帶光源解調(diào)法 10
1.6.5 邊緣濾波器解調(diào)法 12
1.6.6 陣列波導(dǎo)光柵解調(diào)法 13
參考文獻 14
第2章 可穿戴光纖光柵人體溫度傳感 16
2.1 引言 16
2.2 可穿戴光纖光柵溫度傳感器 16
2.3 可穿戴光纖光柵溫度場 19
2.3.1 服裝熱傳遞機理 19
2.3.2 光纖光柵溫度場建模 21
2.3.3 光纖光柵溫度場數(shù)值模擬 23
2.4 可穿戴光纖光柵人體溫度檢測 29
2.4.1 人體平均溫度 29
2.4.2 人體溫度加權(quán)模型 31
2.5 可穿戴光纖光柵溫度解調(diào)光電路 35
2.5.1 溫度解調(diào)原理 35
2.5.2 溫度解調(diào)光路 37
2.5.3 溫度解調(diào)電路 40
2.6 可穿戴光纖光柵溫度解調(diào)信號處理 49
2.6.1 峰值檢測算法 49
2.6.2 溫度檢測算法 51
2.6.3 軟件總體設(shè)計 53
2.6.4 單片機程序設(shè)計 53
2.6.5 LPC2106程序設(shè)計 56
參考文獻 58
第3章 可穿戴光纖光柵人體心動傳感 60
3.1 引言 60
3.2 可穿戴光纖光柵心音檢測 61
3.2.1 膜盒式結(jié)構(gòu)心音檢測理論及方法 64
3.2.2 光纖光柵振動膜片粘貼位置 67
3.2.3 光纖光柵心音檢測理論 69
3.3 可穿戴光纖光柵心音傳感器 70
3.3.1 光纖光柵心音傳感器外殼 70
3.3.2 振動膜片與黏合劑 71
3.3.3 光纖光柵心音傳感器封裝 72
3.4 可穿戴光纖光柵心音傳感器解調(diào)實驗 77
3.4.1 溫度特性 77
3.4.2 靜態(tài)壓力特性 79
3.4.3 頻率特性 83
3.4.4 人體心音測試 85
3.5 可穿戴光纖光柵人體心動信號處理 89
3.5.1 心音信號提取算法 89
3.5.2 心音包絡(luò)提取算法 92
3.5.3 心音起止點檢測算法及驗證 98
3.5.4 心音特征提取及分析 101
參考文獻 102
第4章 光纖光柵解調(diào)光子集成概述 104
4.1 引言 104
4.2 單片硅基光子集成技術(shù) 106
4.2.1 硅基光子集成回路 106
4.2.2 硅基光子集成模塊及其應(yīng)用 109
4.2.3 單片硅基光子集成發(fā)展方向 112
4.3 陣列波導(dǎo)光柵解調(diào)光子集成 114
4.3.1 陣列波導(dǎo)光柵解調(diào)系統(tǒng) 114
4.3.2 陣列波導(dǎo)光柵解調(diào)光子器件 117
參考文獻 119
第5章 光纖光柵解調(diào)光波導(dǎo)耦合器 121
5.1 引言 121
5.2 多模干涉耦合器 121
5.2.1 多模波導(dǎo) 121
5.2.2 輸入/輸出波導(dǎo) 124
5.2.3 工作波長 127
5.2.4 偏振特性 127
5.3 多模干涉耦合器測試 130
5.3.1 光學(xué)性能測試 130
5.3.2 偏振特性測試 132
參考文獻 133
第6章 光纖光柵解調(diào)光柵耦合器 134
6.1 引言 134
6.2 光柵耦合器理論 135
6.2.1 等效介質(zhì)理論 135
6.2.2 嚴(yán)格耦合波理論 137
6.3 光柵耦合器數(shù)值模擬 139
6.3.1 時域有限差分算法 139
6.3.2 光束傳播法 145
6.4 輸入光柵耦合器 147
6.4.1 均勻光柵耦合器 151
6.4.2 二元閃耀光柵耦合器 156
6.4.3 光柵耦合器器件測試 161
6.5 輸入光柵耦合器陣列 162
6.5.1 2×1耦合器 162
6.5.2 彎曲波導(dǎo) 165
6.5.3 光柵耦合器陣列 168
6.5.4 光柵耦合器陣列器件測試 168
6.6 輸出光柵耦合器 170
6.6.1 均勻光柵耦合器 170
6.6.2 二元閃耀光柵耦合器 176
6.6.3 二維光柵耦合器 179
6.6.4 光柵耦合器器件測試 182
參考文獻 185
第7章 光纖光柵解調(diào)陣列波導(dǎo)光柵器件 187
7.1 引言 187
7.2 陣列波導(dǎo)光柵基本理論 188
7.2.1 平板波導(dǎo) 188
7.2.2 矩形波導(dǎo) 192
7.2.3 陣列波導(dǎo)光柵原理 195
7.2.4 陣列波導(dǎo)光柵參數(shù) 200
7.3 1×8陣列波導(dǎo)光柵 201
7.3.1 陣列波導(dǎo)光柵器件參數(shù) 201
7.3.2 陣列波導(dǎo)光柵數(shù)值模擬 206
7.3.3 陣列波導(dǎo)光柵器件測試 216
參考文獻 221
第8章 光纖光柵解調(diào)鍺波導(dǎo)光電探測器 222
8.1 引言 222
8.2 光電探測器工作原理 222
8.3 光電探測器結(jié)構(gòu)設(shè)計 224
8.4 鍺波導(dǎo)光電探測器結(jié)構(gòu)設(shè)計 225
8.4.1 入射光波導(dǎo) 225
8.4.2 鍺波導(dǎo)結(jié)構(gòu) 230
8.5 鍺波導(dǎo)光電探測器光電特性 233
8.5.1 鍺波導(dǎo)探測器基本結(jié)構(gòu) 233
8.5.2 光譜響應(yīng)曲線和量子效率 235
8.5.3 響應(yīng)度和響應(yīng)時間 237
8.5.4 I-V特性曲線和3dB帶寬 239
8.6 鍺波導(dǎo)光電探測器性能測試 241
8.6.1 波導(dǎo)及光柵光學(xué)損耗 241
8.6.2 光電流和暗電流特性 242
8.6.3 響應(yīng)度 243
參考文獻 244
第9章 光子集成芯片解調(diào)實驗 245
9.1 引言 245
9.2 光子集成芯片片上鍵合 245
9.3 光子集成芯片光纖耦合封裝 253
9.4 光子集成芯片解調(diào)方法及實例 256
9.4.1 解調(diào)硬件和樣衣制備 256
9.4.2 光子集成芯片溫度解調(diào)方法 257
9.4.3 光子集成芯片心音解調(diào)方法 263
9.4.4 心音解調(diào)實驗結(jié)果 265
參考文獻 268
彩圖