新型干涉仪.ppt

相得X位2(t+压τ)缩，它原与理X1(是t)指在干耦涉合仪器测C2处量发的生相干位涉为干。涉光束相位差的变化量，
不是普通干涉仪的相位差。
微分干涉仪的基本思想是让干涉仪两臂中的光在不同时刻都通
过相位调制器 ，得到某一时间间隔T内的相位差的变化量 。通过积分 ， 即可测得该相位差信号 。当相位差值很大时 ，在较短的时间间隔T内 的相位差的变化量仍然很小 ，干涉仪仍然能工作在线性范围区内。 这就相当于进行了相位压缩 ，扩大了干涉仪的线性范围。其基本原理 如图所示 。
剪切干涉仪
剪切干涉仪是把通过被测件的波面用适当的光学系统分裂成两 个，并使两波面彼此相互错开（剪切），在两波面重叠部分产 生干涉图形的仪器。
以常见的横向剪切干涉仪为例。如图[剪切干涉仪原理图]所示, 激光束被聚光镜1会聚到空间滤波器2上,滤波器置于被测物镜3 的焦点上,从物镜出射的波面通过一稍有楔角的平板 4前后表面 的反射，形成两个彼此横向错开的波面，在两波面重叠处形成 干涉图形，通过判读条纹可评价被测物镜的传递函数。
微分干涉仪
上图构建的干涉仪并不一定是实用的微分干涉仪，实践中，人们设 计了一种仅用一个延迟线圈和调制器就能达到相位压缩的目的，如 图。
优点：
微分干涉仪具有线性范围广，信号处理电路简单，对缓变的温度 等环境因素不敏感，并能使用短相干长度的光源等优点。
图中激光二极管s作为光源，为防止光的反射，光隔离器ISO被放在 光源和光纤之间光纤耦合器C1和C2之间为非平衡M-Z干涉仪，两臂 不平衡光路长约为16cm，远大于光源的相干长度，故在耦合器C2 中没有干涉现象只有顺时针经光路11’-22’-2’2-3’3和逆时针经光路 33’-22’-2’2-1’1的两光束返回到耦合器C1才产生干涉。
光纤偏振干涉仪
M-Z光纤干涉仪的一个重要缺点是利用双臂干涉，外界因素对参考 的扰动常常会引起很大的干扰，甚至破坏仪器的正常工作。为了克 服这一缺点，可以利用单根高双折射单模光纤中两正交偏振模式在 外界因素影响下相移的不同进行传感，如图就是一种光纤偏振干涉 仪。
激光束经起偏器和λ/4波片后变为圆偏振光，对传感用高折射单模光 纤的两个正交偏振态均匀激励。由于其相移不同，输出光的合成偏 振态可在左旋圆偏振光，45度纤偏振光，右旋偏振光，135度线偏 振光之间变化。 虽然它比M-Z双臂干涉仪的灵敏度要低很多，但其装置要简单得多， 且压力灵敏度为M-Z干涉仪的1/7300，所以有很好的压力去敏作用。
赵明路
之前提到的M-Z，迈克尔逊，Sagnac，F-P 干涉仪是四种普通的干涉仪，它们都有几 个共同的缺点：温度敏感，需要长相干长 度的光源，信号处理复杂；由于它们的干 涉项是两束或多束干涉光相位差的余弦函 数，这就限制了它们的线性输出的范围。
微分干涉仪
半导体激光器S发出的激光，经耦合器分C1为 如相果等把的输两入束相光,位光信经号光限纤定延在迟干线涉延仪时的和线相性位范调围内，那么传感器的系统 将制大器φ大(地t) 简后化得，X1(它t)可。以为不达采到用正复交杂检的测电，路另进一行信号处理及相位补偿技 术束。光而先我通们过接偏下振来控介制绍器的移干项涉π/2仪后，再它经所相采位用调的相位压缩原理恰好能实 现制这器种φ功(t能) 得，X这2 (种t)基，于经相延位迟压相缩同原的理时的间干τ后涉仪称为微分干涉仪。
剪切干涉仪
径向剪切干涉是一种波前错位干涉，它是用一定的装置将一个具
有空间相干性的波前分裂成两个完全相同或相似的波前，让这两个 波前彼此产生一定量的相位错位，在错位后的两波面重叠区域形成 一组干涉条纹。 同横向剪切干涉的原理相似，径向剪切干涉是将待测波面放大或者 缩小来实现波面的剪切干涉，获得所需要的相位分布。
白光干涉仪
相位调制型光纤干涉仪的突出优点是灵敏度高。Байду номын сангаас点之一是只能进 行相对测量，即只能用做变化量的测量，而不能用于状态量的测量。
近年来发展起来的用白光做光源的干涉仪，则可用作绝对测量，因
而原越理来：越受各国专家的重视。目前已有它对位移、压力、振动、应
力如、图应一变种、光温纤度白等光多干种涉参型量光进纤行传绝感对器测的量原的理例图子。。它是由两个光纤干 涉仪组成，其中一个干涉仪用作传感头（FPPI），放在被测量点， 同时作为第二个干涉仪的传感臂；第二个干涉仪的另一支臂作为参 考臂，放在远离现场的控制室，提供相位补偿。每个干涉仪的光程 差都大于光源的相干长度。假设图中A’是O到A的等光程点，B’是O到 B的等光程点。这时当反射镜C从左向右通过A’位置时，在迈克耳逊 干涉仪的接收端将出现白光零级干涉条纹；同理，当反射镜C通过B’ 时会再次出现白光零级干涉条纹。两次零级干涉条纹所对应的位置 A’B’之间的位移就是F-P腔的光程。当传感臂受应变作用导致光纤长 度发生变化时，相应的反射镜就要移动，这样干涉条纹才会再次出 现，两次的变化量就是光程差，由此可推出物体的形变量。
难度：
要投入实用，主要需解决低相干度光源的获得和零级干涉条纹的检测 两大问题。
白光干涉仪
白光光纤干涉仪的研究现状：
目前白光光纤干涉仪主要用于距离的绝对测量，以及可以转化为距离 量的其他物理量，如位移，温度，应力等。白光干涉实现距离的绝对 测量，关键技术是在于等光程点的检测。从近年的研究情况看，有三 种不同的检测方法。 1、光程扫面的时域检测 2、菲索干涉仪的时空域检测 3、基于谱分析的频域检测 以上三种检测方式，有它们各自不同的特点。光程扫描方式结构上能 够全光纤化，最有可能进入实用阶段。菲索干涉仪检测方式与谱分析 方法克服了机械扫描的缺点，但是这两种方法对CCD阵列的分辨率同样 有很高的要求。
白光干涉仪
特性：
1、两反射面为等光程时，出现零级干涉条纹，与外界干扰因素无关。 2、干涉信号幅度与光源的输出功率，光纤等的传输损耗，各镜面的 反射率等因素有关。 3、外界扰动会影响干涉条纹的幅度，但不会改变干涉零级的位置。
优点：
1、可测量绝对光程； 2、系统抗干扰能力强，系统分辨率与光源波长稳定性，光源功率波 动，光纤的扰动等因素无关； 3、结构简单，成本低廉； 4、测量精度仅由干涉条纹中心位置的确定精度和参考反射镜的确定 精度决定。