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光纖白光干涉原理與應(yīng)用

出版社：科學(xué)出版社出版時(shí)間：2021-08-01
開(kāi)本： B5 頁(yè)數(shù)： 560
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光纖白光干涉原理與應(yīng)用 版權(quán)信息

光纖白光干涉原理與應(yīng)用 內(nèi)容簡(jiǎn)介

光纖白光干涉技術(shù)是基于白光干涉原理的一種光纖傳感技術(shù)，它除了具有白光干涉原理的抗干擾能力強(qiáng)，可進(jìn)行保證物理量測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)外，還具有不受電磁場(chǎng)影響、本質(zhì)上安全防爆，體積小，重量輕，耐腐蝕、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，可用于許多傳統(tǒng)傳感器難以涉足的特別惡劣場(chǎng)合，它們可以被安裝在有限的空間中，并能在極限溫度、腐蝕、真空和危險(xiǎn)的環(huán)境中正常工作，使以前諸多極為棘手的監(jiān)測(cè)、監(jiān)控難題。光纖白光干涉原理與技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋航空航天、能源、環(huán)保、生物醫(yī)學(xué)、自動(dòng)控制以及建筑施工等諸多國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，尤其在國(guó)防工業(yè)中倍受青睞，已逐漸形成信息獲取、信息識(shí)別、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等重要手段之一。20多年來(lái)經(jīng)過(guò)眾多學(xué)者的共同努力，光纖白光干涉技術(shù)不斷的發(fā)展與完善，已經(jīng)發(fā)展成為光纖技術(shù)中一種極具代表性檢測(cè)與傳感原理。本書(shū)是根據(jù)作者10多年的研究結(jié)果整理而成，共分7章，對(duì)光纖白光干涉的原理、技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行了全面、詳盡地論述。

光纖白光干涉原理與應(yīng)用 目錄

前言
第1章 緒論1
1.1引言1
1.2白光干涉理論及其發(fā)展2
1.3光纖白光干涉技術(shù)發(fā)展歷程3
1.3.1光纖白光干涉?zhèn)鞲屑夹g(shù)3
1.3.2光纖白光干涉測(cè)量技術(shù)5
1.3.3基于白光干涉的OCT技術(shù)6
1.4發(fā)展動(dòng)力8
1.4.1需求牽引的拉動(dòng)9
1.4.2技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)9
1.5小結(jié)10
參考文獻(xiàn)10
第2章 寬譜光源的相干理論23
2.1引言23
2.2寬譜光源的功率譜及其自相關(guān)函數(shù)特性24
2.3幾種典型的寬譜光源28
2.3.1常用的寬譜光源28
2.3.2LED寬譜光源及其特征參數(shù)28
2.3.3SLD光源31
2.3.4ASE光源38
2.3.5基于光子晶體光纖的非線性光學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生的超連續(xù)譜光源43
2.4寬譜光源的自相關(guān)特性44
2.4.1高斯函數(shù)的傅里葉變換特性44
2.4.2光譜密度高斯基函數(shù)展開(kāi)方法46
2.4.3寬譜光源的自相關(guān)特性47
2.5光纖中寬譜光的部分相干特性55
2.5.1光纖中窄譜準(zhǔn)單色光的空間強(qiáng)度干涉定律57
2.5.2光纖中寬譜光的譜干涉定律61
2.5.3譜干涉定律微觀機(jī)制的物理解釋64
2.5.4互相干的傳播66
2.5.5干涉的互補(bǔ)空間68
2.5.6寬譜光的干涉在互補(bǔ)空間中的表現(xiàn)形式68
參考文獻(xiàn)70
第3章 部分偏振光的內(nèi)稟相干不變性73
3.1引言73
3.2偏振光干涉的相干度74
3.2.1光的偏振態(tài)及其描寫方法74
3.2.2偏振度的概念75
3.2.3部分偏振光的部分相干性76
3.3部分偏振光的內(nèi)稟相干不變性80
3.3.1內(nèi)稟相干度的概念80
3.3.2部分偏振光的內(nèi)稟相干不變性理論84
3.3.3光波電場(chǎng)部分偏振與相干之間的線性關(guān)系92
3.3.4來(lái)自同一光源的部分偏振與部分相干光干涉條紋可見(jiàn)度的優(yōu)化95
3.4單模光纖中的偏振光傳輸97
3.4.1單模光纖中的偏振光描寫方法97
3.4.2外界擾動(dòng)導(dǎo)致的正交偏振模式耦合103
3.4.3偏振光波傳輸?shù)木仃嚤硎?15
3.5光纖中光偏振擾動(dòng)及其等效變換矩陣119
3.5.1擠壓所致的線性雙折射119
3.5.2扭轉(zhuǎn)引起的偏振特性變化122
3.5.3溫度與溫度梯度效應(yīng)對(duì)偏振態(tài)的影響124
3.6偏振控制方法與控制技術(shù)126
3.6.1保偏單模光纖127
3.6.2光纖偏振態(tài)控制技術(shù)129
3.6.3光學(xué)線性變換等效補(bǔ)償器130
參考文獻(xiàn)132
第4章 光纖白光干涉儀與解調(diào)儀138
4.1引言138
4.1.1光纖白光干涉儀138
4.1.2光纖白光干涉解調(diào)儀138
4.1.3本章 的內(nèi)容139
4.2光纖白光干涉儀與解調(diào)儀的基本器件139
4.2.1光纖準(zhǔn)直器139
4.2.2光纖反射器140
4.2.3光纖隔離器141
4.2.4光纖環(huán)形器143
4.2.5光纖耦合器144
4.3光纖白光干涉儀的基本構(gòu)造146
4.3.1散射光場(chǎng)及其Born近似146
4.3.2空時(shí)域光纖白光干涉儀152
4.3.3譜域光纖白光干涉儀156
4.3.4偏振相關(guān)的光纖白光干涉儀159
4.4光纖鏈路對(duì)串接干涉儀之間的相干信號(hào)偏振態(tài)的影響168
4.4.1連接光纖對(duì)干涉測(cè)量的影響168
4.4.2基于內(nèi)稟相干不變性原理的信號(hào)恢復(fù)方法169
4.5光纖白光干涉解調(diào)儀171
4.5.1空域干涉解調(diào)方法（一）：?jiǎn)翁綔y(cè)器系統(tǒng)171
4.5.2空域干涉解調(diào)方法（二）：CCD線性陣列探測(cè)器系統(tǒng)188
4.5.3譜域干涉解調(diào)方法198
4.5.4時(shí)域相干與譜域相干的關(guān)系202
參考文獻(xiàn)208
第5章 白光干涉信號(hào)處理方法213
5.1引言213
5.2白光干涉信號(hào)特征與信號(hào)預(yù)處理215
5.2.1白光干涉信號(hào)特征215
5.2.2合成光源方法218
5.2.3白光干涉信號(hào)的預(yù)處理算法224
5.2.4基于多光源的預(yù)處理算法230
5.2.5信號(hào)預(yù)處理小結(jié)234
5.3時(shí)（空）域信號(hào)處理方法235
5.3.1條紋重心法236
5.3.2包絡(luò)提取法239
5.3.3空間頻率法251
5.3.4相移干涉法255
5.3.5時(shí)（空）域信號(hào)處理方法小結(jié)257
5.4頻（譜）域信號(hào)處理方法257
5.4.1白光干涉的頻譜域探測(cè)258
5.4.2多點(diǎn)法261
5.4.3傅里葉變換法264
5.4.4頻（譜）域信號(hào)處理方法小結(jié)270
參考文獻(xiàn)271
第6章 白光相干域測(cè)量技術(shù)277
6.1引言277
6.2白光相干域測(cè)量基本原理279
6.2.1白光相干域測(cè)量原理279
6.2.2空間分辨率287
6.2.3色散效應(yīng)影響289
6.2.4探測(cè)信號(hào)頻率與帶寬291
6.2.5本征噪聲源293
6.2.6測(cè)量靈敏度295
6.2.7關(guān)鍵性能之間的平衡299
6.3白光相干域反射測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用300
6.3.1OLCR系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)303
6.3.2OLCR測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)309
6.3.3OLCR測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用318
6.4白光干涉偏振測(cè)量技術(shù)336
6.4.1分布偏振串?dāng)_測(cè)量原理339
6.4.2OCDP測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)344
6.4.3OCDP測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建365
6.5Y波導(dǎo)測(cè)試方法與應(yīng)用372
6.5.1測(cè)試原理375
6.5.2測(cè)量方法379
6.5.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果384
6.5.4分析與討論388
參考文獻(xiàn)390
第7章 光纖白光干涉?zhèn)鞲屑夹g(shù)399
7.1引言399
7.2光纖白光干涉?zhèn)鞲袦y(cè)量的物理參量400
7.2.1位移測(cè)量401
7.2.2壓力測(cè)量403
7.2.3傾角測(cè)量405
7.2.4折射率測(cè)量408
7.2.5應(yīng)變測(cè)量411
7.2.6溫度測(cè)量413
7.3光纖白光干涉單點(diǎn)傳感器414
7.3.1光纖白光干涉?zhèn)鞲衅鞯某叨忍匦?14
7.3.2典型的單點(diǎn)傳感器及其解調(diào)方法421
7.4光纖白光干涉分布式傳感技術(shù)426
7.4.1準(zhǔn)分布應(yīng)變傳感器427
7.4.2白光干涉分布式擾動(dòng)定位傳感系統(tǒng)431
7.4.3運(yùn)動(dòng)掃描式白光干涉儀及其分布式振動(dòng)傳感系統(tǒng)438
7.5光纖白光干涉?zhèn)鞲卸嗦窂?fù)用與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)448
7.5.1白光干涉光纖傳感器的多路復(fù)用技術(shù)449
7.5.2發(fā)展光纖傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的理由454
7.5.3白光干涉?zhèn)鞲芯W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與關(guān)鍵問(wèn)題455
7.5.4白光干涉?zhèn)鞲芯W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方案舉例462
參考文獻(xiàn)468
第8章 白光相干層析成像技術(shù)474
8.1引言474
8.1.1OCT的基本結(jié)構(gòu)475
8.1.2OCT的信號(hào)處理方法476
8.2OCT信號(hào)特性478
8.2.1單散射和光層析成像478
8.2.2樣品的多重散射483
8.2.3探測(cè)深度483
8.2.4靈敏度486
8.2.5散斑488
8.2.6分辨率490
8.3OCT光源493
8.3.1相干特性493
8.3.2波長(zhǎng)495
8.3.3光譜結(jié)構(gòu)497
8.4低相干干涉儀和OCT500
8.4.1時(shí)域OCT500
8.4.2傅里葉域OCT504
8.4.3并行OCT508
8.5功能性O(shè)CT511
8.5.1偏振敏感OCT511
8.5.2多普勒OCT514
8.5.3依賴波長(zhǎng)的OCT518
8.6OCT應(yīng)用524
8.6.1眼科中的OCT525
8.6.2OCT活檢和功能OCT526
8.6.3非醫(yī)學(xué)OCT531
參考文獻(xiàn)532
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光纖白光干涉原理與應(yīng)用 節(jié)選

第1章緒論 1.1引言 光纖白光干涉技術(shù)與方法是光纖技術(shù)多領(lǐng)域交叉應(yīng)用中較為有代表性的一個(gè)分支。該項(xiàng)專門技術(shù)在寬譜光干涉特性研究、絕對(duì)形變光纖傳感測(cè)量、光波導(dǎo)器件的結(jié)構(gòu)及其對(duì)光波反射特性參量的檢測(cè)、光纖陀螺環(huán)中光偏振態(tài)橫向耦合測(cè)量與評(píng)估，尤其是在醫(yī)學(xué)臨床診斷的組織結(jié)構(gòu)形態(tài)的光學(xué)層析技術(shù)等方面，都具有廣泛的應(yīng)用。 本章首先簡(jiǎn)要對(duì)光纖白光干涉技術(shù)的發(fā)展給出一個(gè)概略性的描述。從需求牽引與技術(shù)本身發(fā)展規(guī)律的視角出發(fā)，分析該技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力基礎(chǔ)。*后，給出對(duì)該項(xiàng)專門技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)的描繪和展望。 光纖白光干涉原理與技術(shù)的發(fā)展既取決于基礎(chǔ)理論上的深刻認(rèn)識(shí)，又受益于技術(shù)上重大進(jìn)步的啟迪，在社會(huì)發(fā)展需求的牽引下，歷經(jīng)了幾十年的研究與積淀，在傳感技術(shù)、計(jì)量與測(cè)量學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)與臨床應(yīng)用等領(lǐng)域取得了較大的進(jìn)步，獲得了廣泛的應(yīng)用。 在該技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，具有里程碑意義的事件包括： (1)1955年，Wolf［1］和BlancLapierre［2］分別獨(dú)立建立了部分相干光理論，引進(jìn)了關(guān)聯(lián)函數(shù)。對(duì)關(guān)聯(lián)函數(shù)的深入認(rèn)識(shí)與系統(tǒng)研究，奠定了白光干涉的理論基礎(chǔ)。 (2)1983年，Culshaw領(lǐng)導(dǎo)的小組[3]首次報(bào)道了基于白光干涉原理在光纖傳感中的應(yīng)用，開(kāi)啟了光纖白光干涉?zhèn)鞲屑夹g(shù)的研究方向。 (3)1986年，Takada等[4]提出了采用超輻射半導(dǎo)體激光二極管（superluminescentlightemittingdiode，SLD）寬譜偏振光源來(lái)測(cè)量沿保偏光纖傳輸?shù)墓獾臋M向耦合特性的方法，奠定了光學(xué)相干域偏振測(cè)量（opticalcoherencedomainpolarimetry，OCDP）的研究基礎(chǔ)。 (4)1987年，Youngquist等[5]展示了一種光學(xué)低相干反射技術(shù)（opticallowcoherencereflectometry）的光學(xué)評(píng)估新技術(shù)，后來(lái)被簡(jiǎn)稱為OLCR。 (5)1991年，F(xiàn)ujimoto等[6]首次展示了基于白光干涉的二維層析成像方法，有力地推進(jìn)了光學(xué)相干層析成像（opticalcoherencetomography，OCT）技術(shù)的研究。 (6)2OO3年，發(fā)展了頻域光學(xué)相干層析成像（Fourierdomainopticalcoherencetomography，F(xiàn)DOCT）技術(shù)，該技術(shù)與之前的時(shí)域OCT技術(shù)相比，同時(shí)解決了測(cè)量靈敏度與掃描測(cè)量速度的問(wèn)題[7~12]。 (7)2003年，Wolf[13]在對(duì)部分偏振光相干特性的分析時(shí)，指出干涉的基本作用；谶@種考慮，他構(gòu)造了一種相干與偏振的統(tǒng)一理論，這預(yù)言了隨機(jī)光場(chǎng)的大量未知特性。 (8)2005年，Réfrégier等[14]提出了一種測(cè)量相干特性具有的一般不變性的新方法，稱為內(nèi)稟相干不變性理論，深化并拓展白光干涉理論的內(nèi)涵，被用于解決信號(hào)處理過(guò)程中偏振衰退的問(wèn)題，進(jìn)一步導(dǎo)致了光纖白光干涉偏振傳感解調(diào)新技術(shù)的發(fā)展。 1.2白光干涉理論及其發(fā)展 白光干涉理論基礎(chǔ)主要源于光的部分相干理論[1，2]，這在Born與Wolf所著的《光學(xué)原理》（1999年的第七版）[15]中有較為詳細(xì)的闡述。由于普遍的相關(guān)函數(shù)的引入，介于完全相干和完全不相干光的兩個(gè)極端情況之間的空白地帶得以進(jìn)行充分的研究。這為“白光”——寬譜光源的干涉及其應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。之后發(fā)現(xiàn)，所引入的關(guān)聯(lián)函數(shù)服從兩個(gè)波動(dòng)方程：不僅光波擾動(dòng)本身以波動(dòng)的形式傳播，而且其關(guān)聯(lián)也以波動(dòng)的方式進(jìn)行傳播。這導(dǎo)致了Wolf后來(lái)又進(jìn)一步發(fā)展了部分相干光的光譜相干規(guī)律及其光譜相干的傳播理論。 在光纖白光干涉理論的討論中，與空間中光波傳播的情況不同，光波在光纖中傳輸時(shí)其偏振態(tài)易受到影響，因此光的偏振問(wèn)題就顯得格外重要。盡管偏振光學(xué)中極少嚴(yán)格討論部分相干光的偏振態(tài)問(wèn)題，尤其是部分偏振光問(wèn)題;但是傳統(tǒng)的偏振光的概念及其對(duì)光的偏振分析方法仍然可以用于討論部分相干光的部分偏振性質(zhì)。2003年Wolf[13]在對(duì)部分偏振光的相干特性進(jìn)行分析時(shí)，指出干涉的基本作用。因此他構(gòu)造了一種相干與偏振的統(tǒng)一理論，這預(yù)言了隨機(jī)光場(chǎng)的大量未知特性。事實(shí)上，部分偏振光及部分相干光的理論只有近來(lái)才受到人們的關(guān)注。發(fā)展的理論對(duì)相干分析方法做出了新貢獻(xiàn)，并開(kāi)啟了迷人的光學(xué)領(lǐng)域新問(wèn)題的討論，這個(gè)問(wèn)題就是：在干涉實(shí)驗(yàn)中，必須使光偏振才能獲得*大的相干度嗎？ 2005年，Réfrégier和Roueff[14]為了回答上述問(wèn)題，提出了一種測(cè)量相干特性具有的一般不變性的新方法，給出部分偏振光的內(nèi)稟相干不變度的概念并建立了內(nèi)稟相干不變性理論。該理論指出，兩光波電場(chǎng)之間的內(nèi)稟相干度與每一個(gè)光波電場(chǎng)的偏振度緊密相關(guān)，偏振度描寫的是每個(gè)光波電場(chǎng)自身的統(tǒng)計(jì)相關(guān)的有序程度，而內(nèi)稟相干度則是指兩光波電場(chǎng)之間的統(tǒng)計(jì)相關(guān)的有序程度。因?yàn)閮烧咚枋龅膶?duì)象是不同的，因此兩者不僅能通過(guò)內(nèi)稟相干度的新概念得以分開(kāi)，而且兩者具有不同的物理意義。內(nèi)稟相關(guān)理論表明部分偏振光的相干分析可分解為具有不同不變特性的四個(gè)參數(shù)的分析。偏振度與每個(gè)電場(chǎng)分量自身間的隨機(jī)性相關(guān)，而內(nèi)稟相干度表征的是矢量電場(chǎng)之間的隨機(jī)性。正是在內(nèi)稟相干不變性理論的基礎(chǔ)上，發(fā)展了光纖中部分偏振相干的偏振補(bǔ)償測(cè)量方法，并將其進(jìn)一步應(yīng)用于遠(yuǎn)程白光干涉偏振掃描的傳感解調(diào)系統(tǒng)中。 1.3光纖白光干涉技術(shù)發(fā)展歷程 光纖白光干涉技術(shù)的發(fā)展，可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行概括性的闡述：光纖白光干涉?zhèn)鞲屑夹g(shù)、光纖白光干涉測(cè)量技術(shù)和基于白光干涉的光學(xué)相干層析技術(shù)。 1.3.1光纖白光干涉?zhèn)鞲屑夹g(shù) 白光干涉測(cè)量（有時(shí)稱為低相干測(cè)量方法）在經(jīng)典光學(xué)中已有詳盡闡述[15]。它使用低相干、寬譜光源，如超輻射半導(dǎo)體激光二極管(SLD)或半導(dǎo)體發(fā)光二極管（lightemittingdiode，LED）作為光源。所以這種傳感方法通常被稱為“白光”干涉測(cè)量方法。同所有的干涉原理一樣，光程的改變可以通過(guò)觀測(cè)干涉條紋來(lái)進(jìn)行分析。 盡管早在1975年就提出了相干原理[16]，并于1976年在光纖通信領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)了可能的傳輸方案[17]，但其在光纖傳感技術(shù)中的應(yīng)用卻是由Culshaw的研究小組首次報(bào)道于1983年[3]。**個(gè)完整的基于白光干涉技術(shù)的位移傳感系統(tǒng)是在1984年報(bào)道的[18]。此成果顯示出白光干涉測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于任何可以轉(zhuǎn)換成絕對(duì)位移的物理量的測(cè)量，并且具有很高的測(cè)量精度。1985～1989年，基于白光干涉原理的傳感器被廣泛應(yīng)用于壓力[19～21]、溫度[22～25]和應(yīng)變[26，27]測(cè)量的研究中。通過(guò)一系列研究和技術(shù)改進(jìn)，如發(fā)展了光強(qiáng)度噪聲衰減技術(shù)[28]掃描范圍擴(kuò)展延遲技術(shù)[5]和測(cè)量范圍擴(kuò)展技術(shù)[29]，使得該技術(shù)的研究?jī)?nèi)涵和應(yīng)用范圍得以迅速發(fā)展。 利用低相干技術(shù)的光纖傳感器，其*基本的構(gòu)成如圖1.1所示。相對(duì)于傳感干涉儀，串接的第二個(gè)解調(diào)干涉儀對(duì)于獲得干涉條紋的信息來(lái)說(shuō)是必需的。這個(gè)串接的結(jié)構(gòu)將取決于處理干涉信號(hào)的方法，選用分光計(jì)還是第二解調(diào)干涉儀的結(jié)構(gòu)，要取決于光譜分析還是相位分析。 圖1.1基于白光干涉式光纖傳感系統(tǒng)的基本構(gòu)成 自1990年以來(lái)，光纖白光測(cè)量技術(shù)已持續(xù)發(fā)展，并逐漸形成了一個(gè)研究方向，眾多研究者指明了這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。白光干涉測(cè)量技術(shù)為絕對(duì)測(cè)量提供了更多的解決方案，而這些都是采用高性能相干光源的傳統(tǒng)光纖干涉儀所無(wú)法解決的。近二十余年，在信號(hào)處理、傳感器設(shè)計(jì)、傳感器研制、傳感器多路復(fù)用等方面，白光干涉測(cè)量技術(shù)得到了較大發(fā)展。在信號(hào)處理方面，一些新方案的提出，提高了光纖白光干涉儀的性能；發(fā)展了高速機(jī)械掃描法技術(shù)，掃描速度從21m/s逐步提高到了176m/s[30～32]。電子掃描技術(shù)相對(duì)于機(jī)械掃描方法的優(yōu)點(diǎn)是更緊湊、精密與快捷，并且避免了使用任何移動(dòng)裝置[33～37]。光源合成方法是對(duì)光纖傳感器信號(hào)處理的一大改進(jìn)，顯著提高了識(shí)別并確定干涉?zhèn)鬟f函數(shù)中心條紋位置的能力[38，39]。在此之后，其他研究人員的工作，又進(jìn)一步發(fā)展了這項(xiàng)技術(shù)[40，41]。另一種改進(jìn)對(duì)中心條紋識(shí)別精度的方法是使用多階平方（multi|stage|squaring）信號(hào)處理方案[42]。 光纖白光干涉儀的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以很容易地實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。多個(gè)傳感器在各自的相干長(zhǎng)度內(nèi)，只存在單一的光干涉信號(hào)，因而無(wú)需更復(fù)雜的時(shí)間或者頻率復(fù)用技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。20世紀(jì)*后十年的研究工作，主要集中在發(fā)展多路復(fù)用傳感器結(jié)構(gòu)，以增加應(yīng)用領(lǐng)域?qū)鞲衅鲾?shù)量與容量的需求。這些典型的白光干涉多路復(fù)用方案使用了分立的參考干涉儀，并進(jìn)行時(shí)間延時(shí)，以匹配遙測(cè)傳感干涉儀。傳感干涉儀是完全無(wú)源的，而且用于解調(diào)的復(fù)用干涉信號(hào)對(duì)光纖連接導(dǎo)線中的任何相位或長(zhǎng)度改變不敏感。在分布式傳感器[43]概念的基礎(chǔ)上，為了構(gòu)成準(zhǔn)分布式光纖白光干涉測(cè)量系統(tǒng)，研究者進(jìn)行了許多探索和嘗試。Gusmeroli等[44]發(fā)展了低相干多路復(fù)用準(zhǔn)分布單線路偏振傳感系統(tǒng)，用于結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)；Lecot等[45]所報(bào)道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中包含超過(guò)100個(gè)多路復(fù)用的溫度傳感器，用于核電站交流發(fā)電機(jī)定子發(fā)熱量的監(jiān)測(cè)；Jackson等[46]所建立的通用系統(tǒng)是基于空間多路復(fù)用，*大可以連接32個(gè)傳感器；Sorin和Baney[47]提出了一種新型的基于邁克耳孫（Michelson）干涉儀和自相關(guān)器的干涉多路復(fù)用傳感陣列方案；Inaudi等[48]建立了一種并行多路復(fù)用方案。此外，基于簡(jiǎn)單的光纖邁克耳孫干涉儀，分別使用光纖開(kāi)關(guān)和1×N星型耦合器的串行和并行多路復(fù)用技術(shù)分別報(bào)道于文獻(xiàn)[49]和[50]。近來(lái)，文獻(xiàn)[51]又提出了一種光纖環(huán)型諧振腔方案。使用環(huán)型諧振腔的目的是取代文獻(xiàn)[49]中價(jià)格昂貴的光纖開(kāi)關(guān)。它的優(yōu)點(diǎn)是大大減小了多路復(fù)用傳感陣列的復(fù)雜性和成本。 隨著光纖白光干涉?zhèn)鞲屑夹g(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)日趨完善，同時(shí)也發(fā)展了越來(lái)越多的應(yīng)用。Inaudi等[52]發(fā)展了低相干大尺度光纖結(jié)構(gòu)傳感器，在瑞士工業(yè)建筑業(yè)中被廣泛使用，獲得了幾微應(yīng)變的分辨率，其測(cè)量范圍超過(guò)幾千微應(yīng)變。通過(guò)采用與通道截取光譜法相似的信號(hào)處理方法，絕對(duì)外部應(yīng)力傳感系統(tǒng)展示了低于100的軸向應(yīng)變分辨率。文獻(xiàn)[54][56]報(bào)道了基于白光干涉技術(shù)的光纖引伸計(jì)用于監(jiān)測(cè)混凝土試樣內(nèi)部的溫度和測(cè)量一維、二維應(yīng)變。可以預(yù)期，這種基于白光干涉技術(shù)的絕對(duì)應(yīng)變傳感器將在智能結(jié)構(gòu)和材料中起到越來(lái)越重要的作用[57]。 與國(guó)外開(kāi)展的光纖白光干涉技術(shù)研究相比，國(guó)內(nèi)的研究起步稍晚。早期研究集中在光纖白光干涉儀構(gòu)建和白光干涉原理在器件測(cè)量的應(yīng)用方面，如上海大學(xué)的張靖華等[58，59]分別開(kāi)展了利用白光干涉原理實(shí)現(xiàn)保偏光纖測(cè)量與連接對(duì)軸，以及光源功率譜對(duì)白光干涉測(cè)量影響的研究;華中科技大學(xué)王奇等于1993年報(bào)道了一種用多模光纖連接的雙法布里-珀羅（Fabry-Perot，F(xiàn)-P)干涉儀傳感系統(tǒng)，可用于溫度和壓力的測(cè)量；清華大學(xué)李雪松、廖延彪與中國(guó)計(jì)量科學(xué)院李天初等[61]于1996年合作報(bào)道了一種白光干涉型邁克耳孫光纖掃描干涉儀，可在150m的測(cè)量范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量不確定度為1.5m的測(cè)量;浙江大學(xué)周柯江等于1997年報(bào)道了利用白光干涉技術(shù)用于偏振模式分布的測(cè)量;上海交通大學(xué)張美敦等[64，65]報(bào)道了光纖干涉儀的臂長(zhǎng)差和基于白光光纖干涉儀的折射率測(cè)量方法。 近年來(lái)，在傳感與測(cè)量研究方面，國(guó)內(nèi)的研究人員廣泛地關(guān)注將白光干涉原理與光纖技術(shù)相結(jié)合的研究，發(fā)展了多種新型結(jié)構(gòu)的光纖白光干涉儀、白光干涉信號(hào)解調(diào)方法、白光光纖傳感器以及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)各種物理量諸如位移、溫度與應(yīng)變、壓力折射率等的測(cè)量傳感器及其應(yīng)用的研究。上述研究主要集中在高等院校中，如天津大學(xué)的張以謨等開(kāi)展了數(shù)字化白光干涉掃描儀及其信號(hào)處理和包絡(luò)提取[71]、保偏光纖分布式傳感、基于白光干涉原理的光學(xué)相干層析技術(shù)[等諸多方面的研究；重慶大學(xué)饒?jiān)平痛筮B理工大學(xué)荊振國(guó)等分別發(fā)展了基于非本征F

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