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马赫-曾德光纤干涉实验光纤传感器是20世纪70年代中期发展起来的一种新型传感器,它是光纤和光通讯技术迅速发展的产物。
光纤马赫-曾德干涉仪(MZI)是一种功能型光纤传感器,它在光纤技术中常用作相位、频率等的调制解调器。
一、实验目的1．学习光纤 马赫-曾德（Mach-Zenhder ） 干涉原理2．掌握利用马赫-泽德光纤干涉仪对压力和温度的测量。
二、实验器材OFKM-Ⅳ型多功能全光纤干涉仪，He-Ne 激光器 三、实验原理1．光纤传感器基本工作原理光纤 马赫-曾德（Mach-Zenhder ） 干涉仪结构与原理如图 1所示。
光源发出的光经过耦合器（DC1），将光束一分为二，光纤一臂为信号臂，另一臂为参考臂。
经过耦合器 DC2 进行干涉，干涉光照到探测器上，光强表达式分别为)(cos 1t B A I Φ+= （1） )(cos 2t B A I Φ-= （2）在通过对干涉信号相位的获得来推知作用在信号臂上的外界物理量的变化。
2．马赫-曾德光纤温度传感器工作原理激光束从激光器发出后经分束器分别送入长度基本相同的两条光纤, 而后将两根光纤输出端汇合在一起,产生干涉光, 从而出现了干涉条纹。
当一条光纤臂温度相对另一条光纤臂的温度发生变化时, 两条光纤中传输光的相位差发生变化, 从而引起干涉条纹的移动。
干涉条纹的数量能反映出被测温度的变化。
光探测器接收到干涉条纹的变化信息, 并输入到适当的数据处理系统, 最后得到测量结果。
长度为 L 的光纤中传播光波的相位ΦnL k 00+Φ=Φ （3）其中0Φ 为光进入光纤前的初始相位， 0k （00/2λπ=k ，0λ为真空中波长）为传播常数, n 为光纤的折射率;L 为光纤的长度。
图1 光纤Mach-Zenhder 干涉仪原理图λπ=λπδ=∆ΦSP22λπ+=SP K I I I 2cos 00设光纤1L 温度不变，光纤2L 温度该变T ∆,则折射率n 的改变量为n ∆ ，光纤2L 长度改变量为2L ∆。
马赫-曾德光纤干涉实验光纤传感器是20世纪70年代中期发展起来的一种新型传感器,它是光纤和光通讯技术迅速发展的产物。
光纤马赫-曾德干涉仪(MZI)是一种功能型光纤传感器,它在光纤技术中常用作相位、频率等的调制解调器。
一、实验目的1．学习光纤 马赫-曾德（Mach-Zenhder ） 干涉原理2．掌握利用马赫-泽德光纤干涉仪对压力和温度的测量。
二、实验器材OFKM-Ⅳ型多功能全光纤干涉仪，He-Ne 激光器 三、实验原理1．光纤传感器基本工作原理光纤 马赫-曾德（Mach-Zenhder ） 干涉仪结构与原理如图 1所示。
光源发出的光经过耦合器（DC1），将光束一分为二，光纤一臂为信号臂，另一臂为参考臂。
经过耦合器 DC2 进行干涉，干涉光照到探测器上，光强表达式分别为)(cos 1t B A I Φ+= （1） )(cos 2t B A I Φ-= （2）在通过对干涉信号相位的获得来推知作用在信号臂上的外界物理量的变化。
2．马赫-曾德光纤温度传感器工作原理激光束从激光器发出后经分束器分别送入长度基本相同的两条光纤, 而后将两根光纤输出端汇合在一起,产生干涉光, 从而出现了干涉条纹。
当一条光纤臂温度相对另一条光纤臂的温度发生变化时, 两条光纤中传输光的相位差发生变化, 从而引起干涉条纹的移动。
干涉条纹的数量能反映出被测温度的变化。
光探测器接收到干涉条纹的变化信息, 并输入到适当的数据处理系统, 最后得到测量结果。
长度为 L 的光纤中传播光波的相位ΦnL k 00+Φ=Φ （3）其中0Φ 为光进入光纤前的初始相位， 0k （00/2λπ=k ，0λ为真空中波长）为传播常数, n 为光纤的折射率;L 为光纤的长度。
图1 光纤Mach-Zenhder 干涉仪原理图λπ=λπδ=∆ΦSP22λπ+=SP K I I I 2cos 00设光纤1L 温度不变，光纤2L 温度该变T ∆,则折射率n 的改变量为n ∆ ，光纤2L 长度改变量为2L ∆。
光的干涉和衍射的应用干涉仪和光纤通信的原理光的干涉和衍射的应用——干涉仪和光纤通信的原理光的干涉和衍射是光学中的重要现象，具有广泛的应用。
本文将介绍干涉仪和光纤通信的原理，并探讨它们在现代科技中的应用。
一、干涉仪的原理和应用干涉仪利用光的干涉现象，通过光程差的调节来形成干涉条纹。
常见的干涉仪有迈克尔逊干涉仪和杨氏双缝干涉仪。
迈克尔逊干涉仪由光源、分束器、反射镜和接收器组成。
光源发出的光被分束器分成两束，分别经过两个路径与反射镜发生反射后再次汇聚到接收器上。
在反射镜上产生的光程差会影响到干涉条纹的形成和位置。
迈克尔逊干涉仪可以用于测量长度、折射率、介电常数等物理量。
杨氏双缝干涉仪由一条狭缝和两个相距一定距离的细缝组成。
光通过狭缝时发生衍射，形成衍射光的干涉。
干涉条纹的间距和位置与光的波长和双缝间距有关。
杨氏双缝干涉仪广泛应用于物质表面的形貌测量、精密加工等领域。
二、光纤通信的原理和应用光纤通信是一种利用光信号传输数据的通信技术。
它基于光的衍射和干涉现象以及光纤的传输特性。
光纤通信的原理是利用光在光纤中的传输特性。
光信号经过编码后由光源发出，并经过调制器调制成特定的光信号。
这些信号经过传输光纤时发生衍射和干涉，最后到达接收器。
接收器将光信号解码并转化为电信号，再经过传输介质传输至目标终端。
光纤通信具有多种应用。
首先，它具有高带宽和低损耗的特性，使得大容量的信息可以通过光纤进行高速传输。
其次，光纤通信可以实现远距离传输和长时间稳定性，广泛应用于长途通信、海底通信等领域。
此外，光纤通信还可以用于数据中心、电视传输、医疗设备等领域，为人们提供了高速、稳定的信息传输方式。
总结起来，光的干涉和衍射现象在干涉仪和光纤通信中得到了应用。
干涉仪通过光的干涉现象实现对物理量的测量；而光纤通信则利用光的衍射和干涉现象以及光纤的传输特性实现高速、稳定的信息传输。
这两个领域的技术应用为现代科技的发展做出了重要贡献，并在各个领域都有着广泛的应用前景。
对光纤参数的测试方法参照国标中相关的试验方法进行，下面列举出一些光纤基本参数的测试方法。
光纤的特性参数中，几何特性参数对光纤的包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试方法做出相关说明；光学特性参数对模场直径、单模光纤的截止波长、成缆单模光纤的截止波长的测试方法做出相关说明；传输特性参数对光纤的衰减、波长色散的测试方法做出相关说明。
2.1、光纤几何特性参数测试光纤的折射率分布、包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试方法。
测量包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试方法是折射近场法、横向干涉法和近场光分布法（横截面几何尺寸测定）。
光纤的折射率分布、包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试方法有三种。
●折射近场法折射近场法是多模光纤和单模光纤折射率分布测定的基准试验方法（RTM），也是多模光纤尺寸参数测定的基准试验方法和单模光纤尺寸参数测定的替代试验方法（ATM）。
折射近场测量是一种直接和精确的测量。
它能直接测量光纤（纤芯和包层）横截面折射率变化，具有高分辨率，经定标可给出折射率绝对值。
由折射率剖面图可确定多模光纤和单模光纤的几何参数及多模光纤的最大理论数值孔径。
●横向干涉法横向干涉法是折射率剖面和尺寸参数测定的替代试验方法（ATM）。
横向干涉法采用干涉显微镜，在垂直于光纤试样轴线方向上照明试样，产生干涉条纹，通过视频检测和计算机处理获取折射率剖面。
●近场光分布法这种方法是多模光纤几何尺寸测定的替代试验方法（ATM）和单模光纤几何尺寸（除模场直径）测定的基准试验方法（RTM）。
通过对被测光纤输出端面上近场光分布进行分析，确定光纤横截面几何尺寸参数。
可以采用灰度法和近场扫描法。
灰度法用视频系统实现两维（x-y）近场扫描，近场扫描法只进行一维近场扫描。
由于纤芯不圆度的影响，近场扫描法与灰度法得出的纤芯直径可能有差别。
纤芯不圆度可以通过多轴扫描来确定。
一般商用仪表折射率分布的测试方法是折射近场法。
光纤F-P干涉仪原理分析1 光纤法珀干涉传感器的分类 (1)1.1 本征型光纤法珀干涉传感器 (2)1.2 非本征型光纤法珀干涉传感器 (3)1.3 在线型光纤法珀干涉传感器 (4)2 非本征型光纤法珀干涉仪的基本原理 (5)目前，一些光纤干涉传感器已被成功地广泛应用于许多方面，特别是化合物材料的健康检测、大型公民建工程的结构（如，桥梁，水坝）、宇宙飞船、飞机等领域，这将会使所谓的智能材料和结构得以实现。
光纤法布里－珀罗干涉仪是这些应用最好的选择之一，它结构简单、原理经典，基于此结构的光纤传感器具有微型化、简单化、实用化等许多优点。
1 光纤法珀干涉传感器的分类法布里－珀罗干涉仪(FPI)早在19世纪末就已问世，但基于光纤的法布里－珀罗干涉仪(FFPI)直到20世纪80年代才制作成功，随后FFPI逐渐被应用到温度、应变和复合材料的超声波压力传感中。
光纤FP传感器的特点是采用单根光纤、利用多光束干涉原理来监测被测量，避开了Michelson和Mach-Zehnde干涉传感器所需两根光纤配对以及必须对偏振进行补偿等问题。
此外光纤法珀干涉传感器对任何导致其两个反射面距离发生变化的物理量灵敏度极高，而且传感区域很小，在很多应用时可被视为“点”测量；加之其结构简单、体积小、复用能力强、抗干扰、重复性好等优势，在嵌入式测量更是倍受青睐，成为实现所谓人工智能结构和材料等相关领域的研究热点。
自从第一根光纤法珀干涉仪问世之日起，人们陆续开发出了很多光纤法珀干涉仪，大致来说，根据干涉仪结构的不同，光纤FP传感器大致可分为三类：本征型光纤法珀干涉传感器(Intrinsic Fabry-Perot interferometer, IFPI)、非本征型光纤法珀干涉传感器(Extrinsic Fabry-Perot interferometer, EFPI)、和在线型光纤法珀干涉标准具(In line Fiber-Optic Etalon, ILFE)本征型光纤FP传感器中，两反射面之间的干涉仪由单模光纤或多模光纤构成；而非本征型光纤FPI传感器中，干涉仪由空气或其它非光纤的固体介质(如中空的石英玻璃管)构成，光纤在线法珀干涉标准件的干涉腔主要由空芯光纤充当。
光纤的PMD参数及测试摘要: 随着10Gb/s SDH传输系统的大规模使用,对光缆的指标提出了更高的要求,尤其是光缆的PMD指标。
本文介绍了光纤的PMD参数及其测试。
关键词: PMD 干涉法传输受限距离衰耗色散为了满足高速发展的数据业务等,光传输系统的传送速率越来越高。
光缆线路中的色散指标,特别是偏振模色散(PMD)指标就成为制约传输距离的主要因素之一。
本文将介绍PMD的相关知识。
一、PMD的概念：偏振模色散指光纤中偏振色散,简称PMD(Polarization Mode Dispersion),起因于实际的光纤中基模含有两个相互垂直的偏振模,沿光纤传播过程中,由于光纤难免受到外部的作用,如温度和压力等因素变化或扰动,使得两模式发生耦合,并且它们的传播速度也不尽相同,从而导致光脉冲展宽,展宽量也不确定,便相当于随机的色散,引起信号失真。
随着传输速率的提高,该色散对通信系统的影响愈来愈明,而且越来越不可低估。
PMD单位为ps／Km。
两个正交的主偏振态之间群时延的时间差DGD的单位为ps,Km为中继段的长度。
PMD的典型值为0.3～0.5ps/km1/2影响PMD的主要因素有两个1、双折射由于光纤在制造过程中存在着芯不圆度、应力分布不均匀、承受侧压、光纤的弯曲和钮转、光纤中的搀杂物浓度不对称等,这些因素将造成光纤的双折射。
光在单模光纤中传输,两个相互正交的线性偏振模式之间会形成传输群速度差,产生偏振模色散。
双折射差异越大,PMD值也将越大,它随光纤的长度变化。
2、模式耦合同时,由于光纤中的两个主偏振模之间要发生能量交换,即产生模式耦合。
模间耦合越紧密,PMD值越小。
在光纤较长时,由于偏振模式耦合对温度、环境条件、光源波长的轻微波动、施工中光纤的接续等都很敏感,故模式耦合具有一定随机性,这决定了PMD是个统计量。
但PMD的统计测量的分布表明,其均值与光纤的双折射有关,降低光纤的PMD极其对环境的敏感性,关键在于降低光纤的双折射。
