前言

“十三五”国家科技创新规划实施以来，国家重大基础设施安全保障、智慧海洋环境安全保障、重大地质灾害快速识别与风险防控、深地探测及环保工程等传感监测技术迎来空前的发展契机与挑战，以人工智能监测网络为核心的“智慧城市”已经成为时代发展的潮流。光纤传感技术作为监测网络的重要一环已广泛应用于石油化工、土木工程、电气传输、航空航天、交通运输、岩土安全等各大领域。

作者近年来先后主持了国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金项目、山西省重点研发计划项目、山西省科技攻关计划项目等，针对现有光纤传感系统中传感距离与空间分辨率相矛盾这一关键问题，开展了新型光纤传感技术及应用研究，并取得了一定的研究成果。

本书以作者近年来取得的研究成果为主要内容，包括：

第1章，混沌激光的产生与控制。研究结果探明了混沌激光带宽增强和时延抑制机理，实验产生了无时延特征、带宽最宽的混沌激光，解决了实现长距离、高空间分辨率混沌激光传感所必需的高质量混沌信号源问题。

第2章，光子集成混沌半导体激光器。研制了光子集成宽带混沌信号发生器、宽带混沌激光源，推动了混沌激光在传感领域的工程应用。

第3章，混沌布里渊分布式光纤传感。分析了混沌布里渊散射特性，提出了混沌布里渊光相干域反射传感技术、光相干域分析传感技术，实现了长传感距离、高空间分辨率兼顾的温度、应变监测。

第4章，基于无序信号的布里渊分布式光纤传感。提出了基于噪声信号、伪随机序列、物理随机码调制的布里渊光相干域传感技术，实现了高空间分辨率的分布式光纤传感。

第5章，混沌微波光子传感。提出了混沌微波光子远程测距、水位监测新技术，实现了远程水位监测、多目标物测距传感。

第6章，分布式光纤拉曼测温仪及应用。针对重大工程应用难题提出了多项传感解决方案，研发了两款新型分布式光纤拉曼测温仪；应用于地方重大工程健康监测，实现了特长隧道火灾、燃气管网泄漏等灾害的实时监测与精准预警。

第7章，面向光纤传感的窄线宽光纤激光器。提出了新结构的窄线宽光纤激光器，可实现单波长和双波长输出，且具有良好的单频特性和稳定性。

本书撰写过程中得到作者指导的学生王亚辉、李健、柴萌萌、赵乐、张倩、杨强、闫宝强、王兴、李梦文、余涛、许扬、张晓程、胡鑫鑫、赵婕茹、陈红、卫晓晶、张博鑫、高飞等在章节撰写和文字校对方面的协助，在此深表感谢！

本书的研究工作得到王云才教授和刘铁根教授的指导和建议，在此深表谢意！

特别感谢清华大学廖延彪教授对我们研究工作的认可，并推荐本书列入清华大学出版社策划的“变革性光科学与技术丛书”！

受笔者学识水平所限，加之本书编著时间仓促，撰文中出现不妥乃至错误之处在所难免，望读者不吝赐教。

本书配有实验视频等资源，请扫二维码观看。

作者于太原理工大学博学馆
2019年8月