光纖干涉儀的理論分析與設(shè)計(jì).pdf

1、干涉現(xiàn)象是光學(xué)中的基本現(xiàn)象，而且干涉儀的存在也有著較長的歷史。傳統(tǒng)干涉儀的原型大多出現(xiàn)于19世紀(jì)末20世紀(jì)初?，F(xiàn)在，雖然那些干涉儀在光譜學(xué)和基本量度學(xué)方面還有一些應(yīng)用，但在更為廣泛的物理量的測量中的應(yīng)用卻非常少，這主要是由于為保證傳統(tǒng)干涉儀的工作，各個(gè)光學(xué)元件的相對(duì)位置要仔細(xì)校正，這樣，就會(huì)出現(xiàn)一些不可避免的隨機(jī)擾動(dòng)而影響其性能。而光纖干涉儀(Optical Fiber Interferometer)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了這一不足。與傳統(tǒng)的干涉儀

2、相比，光纖干涉儀因其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、耐腐蝕、靈敏度高、特別是抗電磁干擾能力強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)在光纖通信和傳感領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。常用的光纖干涉儀有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：馬赫-增德爾(Mach-Zehnder)干涉儀，邁克爾遜(Michelson)干涉儀，法布里-珀羅(Fabry-Pcrot)干涉儀、Sagnac干涉儀及光纖環(huán)形諧振腔(Fiber Ring Resonator)干涉儀等。本文基于光纖耦合器的耦合理論，分別對(duì)相干光及非相

3、干光在馬赫-曾德爾光纖干涉儀、單耦合器光纖諧振環(huán)(single-coupler Fiber Ring)和雙耦合器光纖諧振環(huán)(Double-coupler Fiber Ring)中的傳輸特性進(jìn)行了理論研究，并從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面研究了光纖中的受激布里淵散射慢光對(duì)光纖干涉儀的輸出特性的影響。本論文的主要內(nèi)容分為以下四個(gè)方面： 首先，介紹了光纖中的光脈沖的傳輸及光纖耦合器的耦合機(jī)理等光纖干涉儀的基本理論。這是論文后面部分進(jìn)行分析討論的基

4、礎(chǔ)。 其次，基于相干光耦合理論分別對(duì)光波在馬赫-曾德爾光纖干涉儀、單耦合器光纖諧振環(huán)和雙耦合器光纖諧振環(huán)中的傳輸特性進(jìn)行了理論分析，討論了耦合器的各個(gè)參量對(duì)它們的輸出特性的影響。 再次，基于非相干光傳輸模型，對(duì)光強(qiáng)調(diào)制在光纖干涉儀中的傳輸過程進(jìn)行較系統(tǒng)理論分析和計(jì)算機(jī)仿真，得到了射頻及微波信號(hào)在光纖Mach-Zenhder干涉儀、單耦合器光纖諧振環(huán)和雙耦合器光纖諧振環(huán)中的傳遞函數(shù)，并給出了相應(yīng)器件取得零點(diǎn)、極點(diǎn)所需要的條

5、件。這對(duì)微波光子濾波器的研究和設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。 最后，描述了光纖中的受激布里淵散射效應(yīng)及其產(chǎn)生慢光的物理機(jī)理，回顧了近幾年來光纖中受激布里淵散射慢光技術(shù)研究的進(jìn)展?fàn)顩r。對(duì)其在光纖通信和傳感方面的應(yīng)用前景及目前研究中存在的問題進(jìn)行了討論，并研究了其對(duì)光纖干涉儀的自由光譜寬度的影響。最后對(duì)受激布里淵散射慢光對(duì)雙耦合器光纖諧振環(huán)傳輸特性的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 通過對(duì)相干光和非相干光在這幾種光纖干涉儀中的傳輸情況的討論，得