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光柵解調方法 8
1.6.1 匹配FBG可調濾波解調法 8
1.6.2 可調諧光纖F-P濾波器解調法 9
1.6.3 非平衡M-Z干涉儀解調法 10
1.6.4 可調諧窄帶光源解調法 10
1.6.5 邊緣濾波器解調法 12
1.6.6 陣列波導光柵解調法 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 人體溫度加權模型 31
2.5 可穿戴光纖光柵溫度解調光電路 35
2.5.1 溫度解調原理 35
2.5.2 溫度解調光路 37
2.5.3 溫度解調電路 40
2.6 可穿戴光纖光柵溫度解調信號處理 49
2.6.1 峰值檢測算法 49
2.6.2 溫度檢測算法 51
2.6.3 軟件總體設計 53
2.6.4 單片機程序設計 53
2.6.5 LPC2106程序設計 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 膜盒式結構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 光纖光柵解調光子集成概述 104
4.1 引言 104
4.2 單片硅基光子集成技術 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 陣列波導光柵解調光子集成 114
4.3.1 陣列波導光柵解調系統(tǒng) 114
4.3.2 陣列波導光柵解調光子器件 117
參考文獻 119
第5章 光纖光柵解調光波導耦合器 121
5.1 引言 121
5.2 多模干涉耦合器 121
5.2.1 多模波導 121
5.2.2 輸入/輸出波導 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 等效介質理論 135
6.2.2 嚴格耦合波理論 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 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 光纖光柵解調陣列波導光柵器件 187
7.1 引言 187
7.2 陣列波導光柵基本理論 188
7.2.1 平板波導 188
7.2.2 矩形波導 192
7.2.3 陣列波導光柵原理 195
7.2.4 陣列波導光柵參數(shù) 200
7.3 1×8陣列波導光柵 201
7.3.1 陣列波導光柵器件參數(shù) 201
7.3.2 陣列波導光柵數(shù)值模擬 206
7.3.3 陣列波導光柵器件測試 216
參考文獻 221
第8章 光纖光柵解調鍺波導光電探測器 222
8.1 引言 222
8.2 光電探測器工作原理 222
8.3 光電探測器結構設計 224
8.4 鍺波導光電探測器結構設計 225
8.4.1 入射光波導 225
8.4.2 鍺波導結構 230
8.5 鍺波導光電探測器光電特性 233
8.5.1 鍺波導探測器基本結構 233
8.5.2 光譜響應曲線和量子效率 235
8.5.3 響應度和響應時間 237
8.5.4 I-V特性曲線和3dB帶寬 239
8.6 鍺波導光電探測器性能測試 241
8.6.1 波導及光柵光學損耗 241
8.6.2 光電流和暗電流特性 242
8.6.3 響應度 243
參考文獻 244
第9章 光子集成芯片解調實驗 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 光子集成芯片解調方法及實例 256
9.4.1 解調硬件和樣衣制備 256
9.4.2 光子集成芯片溫度解調方法 257
9.4.3 光子集成芯片心音解調方法 263
9.4.4 心音解調實驗結果 265
參考文獻 268
彩圖