光电系统实践,马赫泽德干涉

马赫曾德干涉仪之袁州冬雪创作马赫——曾德干涉仪.马赫——曾德干涉仪（Mach-Zehnder; inter-ferometer）是一种重要的光学和光子学器件，广泛应用于干涉计量、光通信等范畴；它用分振幅法发生双光束以实现干涉，被广泛用作传感器和光调制器.一、实验目标1．掌握马赫曾德干涉仪的原理和布局；2. 组装并调节马赫曾德干涉仪，观察干涉条纹.3. 学会调节两束相干光的干涉；二、实验原理与仪器He-Ne 激光器、平面反射镜1和平面反射镜2、分束器、合束器、扩束滤波准直系统、可变光阑、光强衰减片、白屏.图1 实验装置及光路图图1为马赫曾德的实验装置图，：由He-Ne激光器发出的激光由扩束镜（显微物镜）、针孔滤波和透镜准直后形成宽口径平面波，经可变光阑后，光斑直径变成1厘米后，再经分束器形成两路：透射光和反射光.透射光被反射镜2反射后垂直入射到原始物平面Po上的物体上，经衍射后的物光颠末合束器到达间隔z=20厘米处的CCD记录面P H 上.颠末分束器后的反射光作为参考光被反射镜1和合束器反射到P H面上与物光干涉发生干涉条纹，被CCD记录下来传输到计算机中.三、实验内容和步调1 光学器件的共轴调节调节激光器水平，调整各器件的高度的俯仰，使其共轴.在调节透镜时要注意反射光点重合.2 平行光调节操纵调平的激光器，通过调节扩束准直系统，得到平行光.加入可变光阑，使平行光中心通过光阑的中心.通过针孔滤波和透镜准直获得宽口径平面波后搭建MZ干涉仪，包管两束光在合束器后完全重合并发生平行直条纹的干涉图样.3.首先在激光束的传播方法放置分束器，将He-Ne激光器的主光束平分得到两个分光束.调整分束器角度，得到两条严格垂直的分光束.在光路1中放置反射镜1，将分光束1的传播方向改变，该反射镜与分光器位于同一列罗纹孔.反复调节反射镜的位置和反射角度，得到严格平行而且等高的两束光线.在光路2中放置反射镜2，如果调节的方法正确，主分光束的反射光和别的一条分光束可以刚好在空间相交，该交点基本可以刚好知足严格的等过程.4.大致调整好分束镜和反射镜的光路，使两路光在合束器上汇合，并出射在白屏上（确定光斑是否落在各镜面中心，可用擦镜纸轻轻挡在镜眼前观察光斑的位置）.5.固定一路激光，丈量记录光路的长度.调整另外一路光路，使这路光的长度与刚刚记下的光路一致，固定光路.6.将白屏移远（至少2m），观察白屏上的两个激光斑，若不重合，调节分束镜的节制钮，使两个光斑完美重合.7.把白屏移回适合观察的位置，细调分束镜的节制钮并观察白屏上的激光干涉现象，直到现象最分明为止，得到清晰的竖直干涉条纹.五、思考题1.如果分束器后两路光光强分歧，应该使用什么元件改善？2.马赫曾德干涉仪和迈克尔逊干涉仪的区别是什么？各有什么特点？。

马赫曾德干涉仪工作原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊马赫曾德干涉仪的工作原理，这玩意儿可神奇啦！你看啊，马赫曾德干涉仪就像是一个超级精密的“光影魔术师”。

它主要是由两个分束器和两个反射镜组成的。

这就好比是一场精彩表演的舞台道具，分束器就是那个能把光线巧妙分开的神奇“魔法棒”，而反射镜呢，就像是忠实的“配角”，配合着完成这场光影大戏。

光线从光源出来，一路欢快地跑着，碰到第一个分束器。

哇塞，这一下就被分成了两束，就像一个人突然变成了两个分身一样。

这两束光呀，各自沿着不同的路径跑，一个通过长长的“通道”，另一个则在另一个“小道”上溜达。

然后呢，它们分别碰到了反射镜，被反射回来。

这时候就有意思啦！这两束被分开又回来的光，再次碰到分束器。

哎呀呀，它们又重新汇聚到一起啦！你说神奇不神奇？这就好像两个许久未见的朋友，在经历了一番不同的旅程后又重逢了。

那这重新汇聚的光会怎么样呢？嘿嘿，这就有讲究了。

如果这两束光在它们各自的旅程中没有遇到什么“干扰”，那它们汇聚后就会形成一些非常漂亮、有规律的明暗条纹。

这就像是给我们呈现了一场绝美的视觉盛宴！但要是在它们的旅程中有什么因素让它们发生了变化，比如光程差改变了，那这明暗条纹可就不一样啦，就像是一场表演突然有了新的剧情转折。

咱说马赫曾德干涉仪这玩意儿，在好多领域都大显身手呢！在光学测量里，它能精确地测量各种物理量，这可不是一般的厉害！就好像它是一个超级侦探，能找出那些隐藏得很深的秘密。

你想想，要是没有马赫曾德干涉仪，我们好多科学研究和技术应用该咋办呀？它就像是一个默默无闻却又无比重要的幕后英雄，为我们的科技进步贡献着力量。

总之呢，马赫曾德干涉仪真的是太牛啦！它用看似简单却又极其精妙的原理，为我们打开了一扇通往神奇光学世界的大门。

让我们能更好地探索光的奥秘，为人类的发展添砖加瓦。

所以呀，可别小瞧了这个小小的干涉仪哦！。

光的相干与马赫曾德尔干涉光的相干与马赫曾德尔干涉是光学领域中重要的概念与现象。

本文将介绍光的相干性与马赫曾德尔干涉的基本概念、原理及相关实验。

一、光的相干性光的相干性是指两束或多束光波之间存在稳定的、可观测的干涉现象。

相干性可分为时域相干和空域相干两种类型。

1. 时域相干时域相干性描述了光波在时间上的延迟关系。

当两束或多束光波的波长、振幅和相位相似，并且它们之间的时间延迟小于相干时间，就会出现干涉现象。

相干时间是指两束光波之间的时延超过该时间后，光波将失去干涉能力。

2. 空域相干空域相干性描述了光波在空间上的自相关性。

当两束或多束光波的传播方向相近，并且存在一定的相干面积，就会出现干涉现象。

相干面积是指两束光波之间的角度超过该面积后，光波将失去干涉能力。

二、马赫曾德尔干涉马赫曾德尔干涉是一种常见的干涉实验方法，用于测量薄膜的厚度、折射率以及其他光学参数。

该实验基于光的干涉原理，通过将光波分成两束，再将它们重新合并，观察干涉条纹的变化来研究光的相干性。

马赫曾德尔干涉可分为反射型和透射型两种方式。

其中，反射型马赫曾德尔干涉使用镜面反射产生干涉，适用于表面反射率较高的材料。

而透射型马赫曾德尔干涉则使用透明材料中光的折射和反射产生干涉，适用于透明材料的厚度和折射率测量。

三、马赫曾德尔干涉的实验应用1. 测量薄膜的厚度马赫曾德尔干涉可用于测量薄膜的厚度。

当光波通过薄膜时，由于不同厚度的薄膜对相干光的干涉产生不同的干涉条纹，通过观察和分析干涉条纹的变化，可以确定薄膜的厚度。

2. 测量折射率马赫曾德尔干涉还可以用于测量材料的折射率。

通过改变光源的波长或改变测量介质的厚度，并观察干涉条纹的变化，可以求解出材料的折射率。

3. 制造光栅利用马赫曾德尔干涉的原理，可以制造具有特定光学性质的光栅结构。

通过控制光源的波长、入射角度和光栅的间距，可以得到满足特定需求的光栅。

结论光的相干性与马赫曾德尔干涉是光学领域中重要的概念和现象。

-、实验十三双光纤Mach-Zehnder干涉传感实验本实验采用双光纤技术，一方面通过双光纤分光路干涉，构成光纤Mach-Zehnder干涉传感测量系统；另一方面，在双光纤的出射端，构成杨氏双孔干涉系统。

通过本实验，可对光纤干涉相位调制的物理过程有一个完整的了解，同时，借助于双光纤杨氏空间干涉系统，可研究干涉条纹的空间分布等相关特性。

此外，借助于光纤双光路的光程调制器，可获得光相位的一些具体调制方法。

一、实验目的1.掌握基于双光纤干涉的基本原理；2.重点了解采用光纤形成光路的马赫-曾德（Mach-Zehnder）干涉系统中，光纤光程变化对条纹移动的影响；3.简要了解基于双光纤干涉的马赫-曾德（Mach-Zehnder）干涉测温以及应变测量等基本知识。

二、实验原理1．光纤杨氏干涉英国物理学家杨（T.Yong），最初所做的干涉实验如图13-1所示。

图13-1 双孔杨氏干涉实验用强光照射针孔S，以它作为点光源发射平面波。

在离S一定距离处放置另外两个小针孔S1和S2，它们从由S发出的球形波阵面上分离出两个很小的部分作为相干光源，由这两个小孔发出的光波在空间相遇的区域内会产生干涉现象。

因为针孔S、S1、S2很小，所以产生的干涉条纹图样很弱，不易观察。

后来采用狭缝代替针孔，得到了同样形状但明亮得多的干涉图样。

然而，有人认为无论是双孔干涉还是双缝干涉产生的干涉图样可能是由于光经过孔或缝的边缘时发生的复杂变化，而不是真正的干涉，后来菲涅耳做了双棱镜干涉实验，使人们确信光存在干涉性。

本实验采用光纤作为产生相干光的光源来实现双孔干涉（如图13-2所示），可以获得非常明亮的、条纹间距很宽的干涉图样。

该干涉条纹用眼睛在毛玻璃上能清晰地观察到。

图13-2 双光纤杨氏干涉实验装置2．光纤Mach-Zehnder干涉仪两光纤所构成的光路受到干扰时，会导致空间干涉条纹的移动。

因此，利用这一特性，可以构成光纤Mach-Zehnder干涉仪。

个人资料整理仅限学习使用物理光学大作业题目基于光纤马赫-泽德干涉的测力方法设计班号*******学号**********学生姓名********哈尔滨工业大学摘要：设计了一种利用光纤马赫—泽德干涉的测力的方法。

固定在弹性元件上的光纤随弹性元件的受力形变而发生形变，从而引起相位的变化。

由相位的变化可以得出形变的大小，再根据胡克定律，可得弹性元件受力大小。

关键词：光纤马赫—泽德干涉；测力；胡克定律1 引言自1881年迈克尔逊发明迈克尔逊干涉仪以来，将光的干涉现象用于测量变得简单可行，此后又出现了萨格纳克干涉仪、马赫—泽德干涉仪、法布里—泊罗干涉仪等一些干涉仪。

这些干涉仪与1960年出现的激光结合能提供一种前所未有精确、快速、非接触的测量。

由于干涉光路的搭建非常困难，使得这些干涉仪在复杂的外界环境中的应用受限。

光纤的出现改变了这一情况。

使用光纤可以方便的改变光路，用光纤搭建上述干涉仪的干涉光路就可以构成相应的光纤干涉仪。

在光纤通讯中，光纤作为传输介质传输信息。

在传输过程中，光纤易到外界因素的干扰，如温度，压力等，这些变化会导致光波参数(强度、相位、频率、偏振态等>发生变化。

于是可以通过测量光波参数的变化，就可以知道外界物理参数的变化，由此就产生了光纤传感技术。

2光纤传感器简介光纤传感器以光学测量为基础，以光纤为传光或传感的媒体将被测量的变化转换成光波的变化。

实际上，只要能使光波强度、频率、相位和偏振态四个参数之一随被测量变化，即使四量之一被待测量调制，再结合光探测器和解调器便可测出被测量。

这便是光纤传感器的基本工作原理。

光纤传感器可分为光强调制，相位调制，偏振态调制和频率调制四种形式。

其中常用的是光强调制和相位调制。

按光纤在传感器中所起的作用，光纤传感器又分为功能型(传感型>、非功能型(传光型>和拾光型光纤传感器三类。

功能型光纤传感器中的光纤不仅起着传输光波的作用，而且还作为敏感元件感受被测量的变化。

马赫曾德搞涉仪之阳早格格创做马赫——曾德搞涉仪.马赫——曾德搞涉仪（Mach-Zehnder; inter-ferometer）是一种要害的光教战光子教器件，广大应用于搞涉计量、光通疑等范围；它用分振幅法爆收单光束以真止搞涉，被广大用做传感器战光调造器.一、真验手段1．掌握马赫曾德搞涉仪的本理战结构；2. 组拆并安排马赫曾德搞涉仪，瞅察搞涉条纹.3. 教会安排二束相搞光的搞涉；二、真验本理取仪器He-Ne 激光器、仄里反射镜1战仄里反射镜2、分束器、合束器、扩束滤波准曲系统、可变光阑、光强衰减片、黑屏.图1 真验拆置及光路图图1为马赫曾德的真验拆置图，：由He-Ne激光器收出的激光由扩束镜（隐微物镜）、针孔滤波战透镜准曲后产死宽心径仄里波，经可变光阑后，光斑曲径形成1厘米后，再经分束器产死二路：透射光战反射光.透射光被反射镜2反射后笔曲进射到本初物仄里Po上的物体上，经衍射后的物光通过合束器到达距离z=20厘米处的CCD记录里P H上.通太过束器后的反射光动做参照光被反射镜1战合束器反射到P H里上取物光搞涉爆收搞涉条纹，被CCD记录下去传输到估计机中.三、真验真质战步调1 光教器件的共轴安排安排激光器火仄，安排各器件的下度的俯俯，使其共轴.正在安排透镜时要注意反射光面沉合.2 仄止光安排利用调仄的激光器，通过安排扩束准曲系统，得到仄止光.加进可变光阑，使仄止光核心通过光阑的核心.通过针孔滤波战透镜准曲赢得宽心径仄里波后拆修MZ搞涉仪，包管二束光正在合束器后真足沉合并爆收仄止曲条纹的搞涉图样.3.最先正在激光束的传播要收搁置分束器，将He-Ne激光器的主光束仄分得到二个分光束.安排分束器角度，得到二条庄重笔曲的分光束.正在光路1中搁置反射镜1，将分光束1的传播目标改变，该反射镜取分光器位于共一列螺纹孔.反复安排反射镜的位子战反射角度，得到庄重仄止而且等下的二束光芒.正在光路2中搁置反射镜2，如果安排的要收精确，主分光束的反射光战其余一条分光束不妨刚刚佳正在空间相接，该接面基础不妨刚刚佳谦脚庄重的等历程.4.大概安排佳分束镜战反射镜的光路，使二路光正在合束器上汇合，并出射正在黑屏上（决定光斑是可降正在各镜里核心，可用揩镜纸沉沉挡正在镜里前瞅察光斑的位子）.5.牢固一路激光，丈量记录光路的少度.安排另一路光路，使那路光的少度取刚刚刚刚记下的光路普遍，牢固光路.6.将黑屏移近（起码2m），瞅察黑屏上的二个激光斑，若没有沉合，安排分束镜的统造钮，使二个光斑完好沉合.7.把黑屏移回符合瞅察的位子，细调分束镜的统造钮并瞅察黑屏上的激光搞涉局里，曲到局里最明隐为止，得到浑晰的横曲搞涉条纹.五、思索题1.如果分束器后二路光光强分歧，该当使用什么元件革新？2.马赫曾德搞涉仪战迈克我逊搞涉仪的辨别是什么？各有什么特性？。

光纤马赫曾德尔干涉仪结构的优化与应用研究光纤马赫曾德尔干涉仪是一种重要的光学仪器，其结构优化与应用研究对于提高其性能和应用范围具有重要意义。

本文将从理论和实践两个方面对光纤马赫曾德尔干涉仪的结构优化与应用研究进行探讨。

一、1.1 光纤马赫曾德尔干涉仪的基本原理光纤马赫曾德尔干涉仪是基于马赫-曾德尔干涉原理的一种光学仪器，它通过利用光的相干性和频率差异来实现空间分辨率的高精度测量。

该仪器主要由光源、分束器、反射镜和检测器等组成。

其中，光源是用来产生激光束的设备，分束器是用来将激光束分成两路的装置，反射镜是用来控制激光束方向的工具，检测器则是用来接收和处理激光束信号的部件。

二、2.1 光纤马赫曾德尔干涉仪的结构优化为了提高光纤马赫曾德尔干涉仪的性能和应用范围，需要对其结构进行优化。

具体来说，可以从以下几个方面入手：(1)优化分束器的设计：分束器是光纤马赫曾德尔干涉仪中非常重要的组成部分，其设计直接影响到激光束的质量和数量。

因此，可以采用一些新的设计方案，如采用数字信号处理技术来控制分束器的输出信号等。

(2)优化反射镜的设计：反射镜在光纤马赫曾德尔干涉仪中起到了控制激光束方向的作用。

为了提高反射镜的精度和稳定性，可以采用一些新的材料和技术，如采用超精密加工技术来制造反射镜表面等。

(3)优化检测器的设计：检测器是光纤马赫曾德尔干涉仪中最敏感的部分，其设计直接影响到测量结果的准确性和可靠性。

因此，可以采用一些新的传感器技术和算法，如采用多通道检测技术来提高检测器的灵敏度等。

三、3.1 光纤马赫曾德尔干涉仪的应用研究除了结构优化外，还需要对光纤马赫曾德尔干涉仪的应用进行深入研究。

具体来说，可以从以下几个方面入手：(1)研究新型光源：光源是光纤马赫曾德尔干涉仪中最重要的组成部分之一，其性能直接影响到测量结果的准确性和可靠性。

因此，需要研究一些新型光源，如掺铒玻璃灯、半导体激光器等。

(2)研究新型材料：为了提高光纤马赫曾德尔干涉仪的性能和应用范围，需要研究一些新型材料，如纳米材料、超薄材料等。

实验报告马赫曾德干涉仪实验报告马赫-曾德干涉仪2011-03-17 11:20 P.M. 班级08级物理系*班组别_1_姓名_Ayjsten_ 学号1080600*日期_ 2010.03.02 指导教师_ _【实验题目】马赫- 曾德干涉仪马赫- 曾德干涉、针孔滤波器、相干长度。

【实验目的】1.熟悉所用仪器及光路的调节，观察两束平行光的干涉现象。

2.观察全息台的稳定度。

3.通过实验考察激光的相干长度。

【实验原理】针孔滤波器激光从发出，经过各种透镜的反射折射，会产生很多杂散光，如光学元件表面本身不够平整，表面落有灰尘等，而激光的干涉性又好，元件表面的问题导致激光产生大量散射光。

针孔滤波器原理图见图?，如图所示，聚光镜汇聚光的同时还产生很多散射光，而这些散射光的光线与没有受到干扰的光束的方向不同，只有没有受到干扰的光束才能通过针孔，从而过滤掉了其他的干扰光。

针孔的直径很小，一般约，从针孔后面看，就可以把它当做一个能产生球面波接近理想的光源。

这对于光学研究有重要的意义。

全息工作台基本要求是工作台的稳定性要好。

振动的一般来源是地基的震动，所以必须对全息台进行减震处理。

专用全气浮工作台是最好的减震台。

简单的减震方法可用砂箱、微塑料、气垫和重的铸铁或花岗岩，并应安装一个隔离罩。

记录全息图时，室内不要通风，工作人员不要大声讲话并与工作台保持较远的距离。

如全息记录时，物光和参考光交角为B,干板中央处的干涉条纹间距为d=X /sin 9 （入为激光波长）。

如果干板以大于d/2的振幅上下震动，则明暗部分将混乱。

所以在记录全息的过程中，工作台的稳定性必须考虑。

马赫- 曾德干涉马赫- 曾德干涉是用分振幅法产生双光束以实现干涉的干涉仪。

具体光路图见下图?所示。

马赫-曾德干涉中，在分束镜2处汇聚的两路激光一般是存在一个夹角的，调整分束镜2 使夹角减小，则白屏上观察到的干涉就更明显。

由分束镜分开后的两路光路长度，要求是等长的。

波动光学实验：马赫-曾德干涉
简介
波动光学实验是光学领域的重要实验之一，其中马赫-曾德干涉是一种经典的干涉实验。

该实验利用干涉现象来研究光的波动特性，揭示光的波动性质和干涉现象的精密性。

历史
马赫-曾德干涉是19世纪德国物理学家阿尔贝特·阿布拉姆施和德意志实验研究师路德维希·玛迪暗的一系列干涉实验得名。

在这些实验中，他们展示了光的波动特性并研究了光的相互干涉。

实验原理
马赫-曾德干涉实验利用一束单色平行光通过干涉仪（通常是双缝干涉仪）进行干涉。

通过调节干涉仪中的光程差，观察干涉条纹的形成和变化。

根据干涉条纹的模式，可以推断出光的波长、相位等信息。

实验步骤
1.准备双缝干涉仪和单色光源。

2.调节双缝干涉仪的缝宽和间距，使之符合实验要求。

3.使光源射入双缝干涉仪，观察干涉条纹的形成。

4.调节干涉仪的光程差，观察干涉条纹的变化。

5.记录干涉条纹的特征并进行分析。

实验应用
马赫-曾德干涉实验不仅可以用于研究光的波动特性，还可应用于光学测量、光学成像等领域。

干涉技术也广泛应用于激光技术、光学通信等现代科技领域。

结论
波动光学实验中的马赫-曾德干涉是一种重要的实验方法，通过这一实验可以深入了解光的波动性质和干涉现象。

在现代光学和相关领域中，干涉技术的应用正日益广泛，为科学研究和技术发展提供了重要支持。

马赫-曾德尔干涉仪原理是利用两束光线在一个媒质中相互干涉的现象来验证物质中极微小的波动和振动。

在正常情况下，光会在一个波导中从一端传到另一端。

然而，当两条波导靠得很近时，光会从一条波导“红杏出墙”“节外生枝”，两根波导中的光信号互相一部分跑到对方里面。

设计者有意地让两条波导多次发生这种相互干扰，构造了很多个称为马赫·曾德尔干涉仪的基本单元，并且连接到一起组成一个网络。

原本最左面每条波导输入端口光的亮度表示了各个输入数据值的大小，经过这种很多次光的干涉之后，各条波导内的光可能变得更亮，也可能变得更暗，经过对所有干涉仪单元都进行适当的设置，测量下整个网络最右面各个输出端口光亮度，可以获得想要的计算结果，比如输入的是某一个向量各个元素值大小，获得的是一个新向量，表示输入向量与某一个矩阵相乘后的输出结果。

这个原理是物理学和光学的基础理论，深刻影响了物理学的发展，也为各种科学技术的发展奠定了基础。