光纤干涉仪的原理

《基于马赫-曾德干涉仪的光纤周界安防系统研究》篇一一、引言随着科技的进步和社会安全需求的提升，周界安防系统在保障社会安全、防止非法入侵等方面发挥着越来越重要的作用。

光纤周界安防系统因其高灵敏度、抗干扰能力强、布设灵活等优点，在周界安防领域得到了广泛的应用。

本文提出了一种基于马赫-曾德干涉仪的光纤周界安防系统，通过研究其工作原理、性能及优势，为实际应用提供理论支持。

二、马赫-曾德干涉仪原理马赫-曾德干涉仪是一种利用光干涉原理进行测量的装置。

其基本原理是将同一光源发出的光分为两路，分别经过不同的光程和相位延迟后再次汇合，形成干涉现象。

通过分析干涉图像，可以获得被测物体的信息。

在光纤周界安防系统中，马赫-曾德干涉仪用于监测光纤中光的干涉情况，从而实现周界入侵检测。

三、光纤周界安防系统构成基于马赫-曾德干涉仪的光纤周界安防系统主要由光纤环路、光源、马赫-曾德干涉仪、信号处理与控制系统等部分组成。

其中，光纤环路负责布设在整个周界区域，将光信号传输至各处；光源为系统提供稳定的光源；马赫-曾德干涉仪则负责监测光纤中光的干涉情况；信号处理与控制系统负责对接收到的信号进行处理和分析，判断是否发生入侵事件。

四、系统工作原理及性能分析系统工作时，光源发出的光经过光纤环路传输至马赫-曾德干涉仪。

当光纤环路被外界扰动（如非法入侵）时，光信号的相位和强度会发生改变，导致干涉图像发生变化。

马赫-曾德干涉仪将这种变化转化为电信号，并通过信号处理与控制系统进行分析和处理。

系统通过比较实时干涉图像与预设的正常图像，判断是否发生入侵事件。

同时，系统还具有高灵敏度、低误报率、抗干扰能力强等优点。

五、系统优势及应用前景基于马赫-曾德干涉仪的光纤周界安防系统具有以下优势：首先，其布设灵活，可根据实际需求进行定制化设计；其次，系统抗干扰能力强，能在复杂环境中稳定工作；再次，高灵敏度可实现早期预警，提高安全防范效果；最后，低误报率可减少不必要的巡查和处置工作。

光 纤 检测技 术 如果采 用 光 干涉 技术则 其检 测 的
坏 闽值高 ； 不必 与被测 物 体接触 ； 电子设 备 与传 感器 可以 问隔很远 ， 纤 传 感 器 还 能形 成 传 感 网络 等优 光 点 光纤 检测 技术 的核 心部 分是 光纤 传感 器 ， 光纤 干 涉仪 是基 于光 干 涉 技 术 用 于 检 测 的 光 纤 传 感 器 系 统， 其测 量精 度 比普通 光纤 传 感器 的 ４ 量精 度更 高 ，
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维普资讯
第２ 第 ６ ２卷 期
２０ ０ ７年 １ ２月
光 电技 术 应 用
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光 纤传感 技 术是 ２ ０世纪 ７ ０年代末 新 兴 的一项
技术 ， 与传 统 传 感 器 相 比 ， 纤 传 感 器 具 有 以下 特 光
点 ： 带宽 ； 频 不受 电磁 干 扰 ； 敏 度 高 ； 积 很小 ； 灵 体 损
１ 光 纤 ＭａｈＺ ｈ ｄｒ ｃ －ｅ ｎ ｅ 干涉 仪 系统 结构
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光纤基础实验教学指导光导纤维（optical fiber），简称光纤，是一种可传导光波的玻璃纤维。

光纤在20世纪50年代首先应用于图像传输，主要在医学上用于观察人体内部。

当时用的光纤传输损耗很大，即使最透明的优质光学玻璃，损耗也达到1000dB/km。

在理论的指导下，人们不断改进光纤制造工艺，光纤的损耗已经达到2dB/km。

从而使长距离多路通信传输成为可能。

随着光纤研究的深入，人们发现某些光纤易受温度、压力、电场、和磁场等环境因素的影响，导致光强、相位、频率、偏振态和波长的变化。

光纤无需其他中介就能把待测量和光纤内的传导光联系起来，能够很容易的制成以光纤为传感媒质的传感器。

从而诞生了一门全新的光纤传感技术。

它的基本工作原理是：将稳定光源发出的光送入光纤并传输到测量现场，在测量现场的被测量对光的特性，如光的振幅、偏振态、相位、频率等进行调制，然后由同一根光纤或另一根光纤返回到光探测器，根据光特性的变化测出被测信号。

或者把光信号转化为电信号后进行测量。

光纤传感器以其高灵敏度，抗电磁干扰，可绕曲，结构简单，体积小，易于微机连接，便于遥测等优点，获得广泛应用。

本实验将学习光纤的光学特性数值孔径的测试方法、光纤的切割、耦合的理论知识和实验方法，光纤Mach－Zehnder干涉仪的原理，对温度和应变传感的测量。

一、教学目的1、掌握光纤端面制备方法和光纤端面耦合方法。

2、数值孔径的概念和测量方法。

二、教学要求1、实验三小时完成。

2、学习训练光纤端面制备技术。

3、学习掌握光纤与光源耦合技术。

4、定性观察M－Z双光纤干涉实验。

三、教学重点和难点1、重点：数值孔径的测量。

2、难点：光纤端面制备技巧。

四、讲授内容（约20分钟）1．光纤结构图1是光纤结构示意图。

它呈同心圆柱状，在折射率为n1的圆柱形纤芯外面是折射率为n2（n1>n2）的同心圆柱包层。

纤芯的作用是传导光波，包层的作用是将光波封闭在纤芯中传播。

光纤是玻璃细丝，性脆，易折断，为此在包层的外面又加上涂敷层，它一般由硅桐树脂或丙烯盐酸材料制成，可增加光纤的韧性和机械强度，防止光纤受外界损伤。

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