光电系统实践,马赫泽德干涉
马赫曾德干涉仪实验讲义
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
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,马赫曾德
-、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。
物理光学大——光纤马赫泽德干涉测力方法方案
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。
马赫曾德干涉仪实验讲义
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。
试验报告马赫曾德干涉仪
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
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
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。
马赫曾德光纤干涉实验
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 ∆。
微纳光纤马赫泽德干涉仪
拍 ■光万与方Ｘ电数子据字进■２００９．０２
微纳光纤马赫-泽德干涉仪
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
李宇航， 童利民 李宇航(浙江大学,光电系,现代光学仪器国家重点实验室,浙江,杭州,310027;西北大学,物理 学系,陕西,西安,710069)， 童利民(浙江大学,光电系,现代光学仪器国家重点实验室,浙江 ,杭州,310027)
6月27日
光纤的直径不能太细，使得形成３ ｄＢ耦合器需要的蓖叠长 度较长。为了进一步减小ＭＺＩ的总体尺寸，我们采用高折射
率的碲酸盐玻璃微纳光纤在ＭｇＦ２衬底上制作ＭＺＩ，所用的
…一——
圈１氧化硅微纳光纤ＭＺＩ。（ａ）示意图；（ｂ）光学显微镜
照片
…”：＝……………””…一……””７
一…“ 碲酸盐玻璃微纳光纤从玻璃块材直接拉伸而得｛３１０我们制备 的碲酸盐玻璃微纳光纤ＭＺＩ结构如图２（ａ）所示，光纤直径 为４５０ ｎｎｌ，耦合区的长度约５ ｐ．ｍ。超连续光的输入和输出 通过标准单模光纤拉锥与碲酸盐玻璃微纳光纤的端对端耦 合实现，得到的透射谱见图２（ｂ）。根据图２（ｂ）估算的ＭＺＩ
两臂长差为３１岬，这与图２（ａ）的测量结果（约２９㈣基本
叮甘１ｎ 总之，我们采用氧化硅和碲酸盐玻璃微纳光纤在低折
射率衬底上成功研制了ＭＺＩ，总体尺寸大约几十到几百微 米，干涉对比度约１０ ｄＢ。通过显微镜下的微纳操作，还可 以对于涉仪程差进行调节。由于微纳光纤ＭＺＩ易于制作、结 构紧凑、且易于和光纤系统集成，所以有望用作微型光调制 器、传感器及其他微纳光子学器件。
日
２００８’中国光学重要成果
ＯＰＴＩＣＳ ＩＮ ＣＨｌＮＡ ２００８’
微纳光纤马赫一泽德干涉仪
马赫曾德干涉仪原理
马赫曾德干涉仪原理
马赫曾德干涉仪（Mach-Zehnder Interferer，简称MZI）是一种物理学实验装置，它可以测量光的相位差。
它由两个平行的全反射镜和两个旋转开关组成，又被称为“Mach-Zehnder开关”。
马赫曾德干涉仪原理是依靠光的相干性来实现的，即使用同一光源分别通过两个不同路径，获得两个相互等效的光束，然后将它们放在一起，可以看到相位差引起的模式变化。
MZI 基本结构如图1所示：它由一个波导，两个全反射镜和两个旋转开关组成。
当光通过马赫曾德干涉仪时，它会被分成两束，分别经过上面的两个全反射镜，然后通过下面的旋转开关，最后再经过一个全反射镜，合并到一起。
当光通过MZI时，它会根据MZI的结构而产生不同的结果，如图2所示：
在MZI 中，上面全反射镜之间有一定的距离，可以改变激光束在MZI中的传播路径。
如果将两个全反射镜距离增大，则传播路径增加，激光的相位也会随之发生变化。
当光线经过MZI时，会出现零相位差（幅度最大）、π/2相位差（幅度最小）以及其他介于0~π/2之间的相位差（幅度介于最大和最小之间）。
由上图可知，当激光的
相位差为零时，会出现一个纵向的“火柴”状的圆形图案，当激光的相位差为π/2时，会出现一个横向的“火柴”状的圆形图案。
MZI 的原理可以运用到多种光学系统中，如光栅、光纤、波导等，能够实现光信号的相位检测、模式检测等功能。
它的应用不仅仅局限于实验室，而且可以在实际的光子电路中运用。
总而言之，马赫曾德干涉仪是一种物理学实验装置，它通过改变激光束在MZI中的传播路径来测量光的相位差。
它可以实现光信号的相位检测、模式检测等功能，广泛应用于实验室和实际的光子电路中。
马赫-曾德尔干涉仪原理
马赫-曾德尔干涉仪原理马赫-曾德尔干涉仪是一种光学干涉仪器，它利用光的干涉现象来测量样品的光程差。
马赫-曾德尔干涉仪可以通过测量光束的相位差来分析样品的厚度、折射率以及其他光学性质。
本文将详细介绍马赫-曾德尔干涉仪的原理和工作原理。
马赫-曾德尔干涉仪的基本构造由一个分束器、一个样品室和一个复合可调反射镜组成。
分束器将输入光束分为两个互相垂直的光束，一个经过样品室，另一个绕过样品室。
两束光线再次重合并进入一个探测器进行干涉信号的检测。
在马赫-曾德尔干涉仪中，样品室是关键部件之一。
样品室中包含一个透明样品，光束通过样品时会受到干涉现象的影响。
光束在样品中传播时，根据样品的光程差，两条光线的相位会产生相位差。
当两个光束重新相遇时，它们会发生相位干涉，形成干涉图案。
探测器用于检测干涉信号的强度和相位。
马赫-曾德尔干涉仪中的光程差是通过复合可调反射镜来控制的。
这个反射镜是由两个部分组成的，一个是高反射镜，一个是半透镜。
高反射镜用来反射光线，半透镜则用来让一部分光线通过。
通过移动这个复合可调反射镜，可以调整光线的相位差，从而改变干涉图案。
在实际应用中，我们可以通过改变反射镜的位置或者旋转样品，来改变干涉图案的形状。
通过观察干涉图案的变化，我们可以得到样品的光程差信息。
根据不同的干涉图案，我们可以计算出样品的厚度和折射率等光学性质。
马赫-曾德尔干涉仪在科学研究和工程应用中具有重要的作用。
它可以用于测量薄膜的厚度和折射率，也可以用于检测光学器件的性能。
在材料科学中，马赫-曾德尔干涉仪也可以用来研究材料的光学性质和表面形貌。
此外，马赫-曾德尔干涉仪还可以用于生物医学领域，例如测量细胞的厚度和活动性。
总之，马赫-曾德尔干涉仪利用光的干涉现象来测量光程差，通过改变光线的相位差来调整干涉图案的形状，从而得到样品的光学性质信息。
它在光学测量、材料研究和生物医学等领域都有广泛的应用。
这种干涉仪具有精密度高、操作简单等特点，已经成为光学实验室中常用的仪器之一。
马赫—曾德(M—Z)光纤干涉实验
马赫—曾德（M—Z）光纤干涉实验随着信息技术进入新时期，传感技术也进入了新阶段。
“没有传感器技术就没有现代科学技术”的观点已被全世界所公认，因此，传感技术受到各国的重视，特别是倍受发达国家的重视，我国也将传感技术纳入国家重点发展项目。
传感器定义：能感受规定的被测的量，并按照一定规律转换成可用的输出信号的器件或装置称为传感器。
光纤传感器有两种，一种是通过传感头(调制器)感应并转换信息，光纤只作为传输线路：另一种则是光纤本身既是传感元件，又是传输介质。
光纤传感器的工作原理是，被测的量改变了光纤的传输参数或载波光波参数，这些参数随待测信号的变化而变化，光信号的变化反映了待测物理量的变化。
以光纤取代传统马赫—曾德 (M-Z)干涉仪的空气隙，就构成了光纤型M-Z干涉仪，如图1所示。
这种干涉仪可用于制作光纤型光滤波器、光开关等多种光无源器件和传感器，在光通信、光传感领域有广泛的用途，其应用前景广阔。
图1 光纤型M-Z干涉仪一、实验目的1、了解马赫—曾德M—Z干涉的原理和用途；实验操作调试M—Z干涉仪并进行性能测试。
2、了解压力传感的原理，操作光纤压力传感原理实验。
3、了解温度传感的原理，操作光纤温度传感原理实验。
二、实验仪器用具He-Ne激光器1套；光纤M-Z干涉仪1套；633nm单模光纤1根；光纤切割刀1套等。
三、M-Z干涉仪原理实验1、原理光纤型M-Z干涉仪实际上是由分束器构成。
当相干光从光纤型分束器的输入端输入后，在分束器输出端的两根长度基本相同的单模光纤会合处产生干涉，形成干涉场。
干涉场的光强分布(干涉条纹)与输出端两光纤的夹角及光程差相关．令夹角固定，那么外界因素改变的光程差直接和干涉场的光强分布(干涉条纹)相对应。
2、实验操作(1)按图2所示仔细将光耦合进光纤分束器的输入端，此时可用光能量指示仪监测，固定好位置；精心调试分束器输出端两根光纤的相对位置，使其在会合处产生干涉条纹。
(2)固定调试好的相对位置，分析观察到的现象。
马赫泽德干涉仪
马赫泽德干涉仪马赫泽德干涉仪是一种大型的光学仪器，适用于研究气体密度迅速变化的状态，如在风洞中实验飞机模型时产生的空气涡流和爆炸过程中的冲击波。
由于气体折射率的变化与其密度的变化成正比，而折射率的变化将使通过气体的光线有不同的光程，因此，如果让一个平面波和一个通过气体的波发生干涉来获得等候干涉，这些条纹能反映出气体折射率和密度的分布状况。
马赫泽德干涉仪如下图所示，G1 G2是两块有半反射面A1 A2的平行平面玻璃板，M1 M2是两块反射镜四个反射面通常平行放置，并且各自中心位于一个平行四边形的四个角上，典型尺寸是1~2m。
光源S置于透镜L1的焦点上，S发出的光束经L1准直后在A1上分为两束，他们分别由M1、A2反射和M2反射、A2透射，进入透镜L2。
两束光的干涉图样可用于置于L2焦平面位置的照相机拍摄下来，如果采用短时间曝光技术，即可得到条纹的瞬间照相。
未了解仪器所产生的干涉条纹性质，假设光源S是一个单色点光源，因而入射到半反射面A1的是单色平面波。
设透过A1并经M1反射的平面波的波前为W1.，而经A1和M2反射的平面波的相应波前为W2;引入虚波前W1’，它是W1在半反射A2中的虚像。
一般情况下，W1’和W2是互相倾斜的，形成一个空气楔，因此，在W2上将形成平行等距的直线条纹，条纹的走向与W2和W1’所形成的空气楔的楔楞平行。
如果使W2通过被研究的气流，W2将发生形变，因而干涉图样的变化就可以测量出所研究区域的折射率或密度的变化。
因为通常气体密度是迅变的，用照相机记录气体密度的变化情况，必须采用短时间的曝光，这样就要求干涉条纹有很大的亮度，所以，通常在实用上都利用扩展光源。
这时条纹是定域的，定域面可根据干涉孔径β=0的作图法求出。
易见，当4个反射面严格平行时，条纹定域在无穷远处，即在L2的焦平面上;而当M2和G2同时绕自身垂直轴转动时，条纹定域于M2和G2之间，如下图。
干涉仪定域位置可任意调节的这一特点，使得这种干涉仪能够用来研究尺寸较大的风洞中任一平面附近的空气涡流。
马赫曾德干涉实验注意事项总结
马赫曾德干涉实验注意事项总结马赫-曾德（Mach-Zehnder）干涉实验是一种经典的光学实验，它通过光的干涉现象展示了光的波动性质。
在进行这个实验时，有一些注意事项需要特别关注，以确保实验结果的准确性和可靠性。
本文将总结马赫-曾德干涉实验的注意事项，帮助读者更好地开展此实验。
首先，进行马赫-曾德干涉实验时，要注意使用稳定而强光源。
光源的稳定性对实验结果有着重要影响。
强光源能够提供足够的光强，以保证观察到明显的干涉条纹。
同时，光源的稳定性意味着光强的变化较小，这在实验过程中非常重要，因为光的波动性质要求光强保持一定的稳定。
另外，实验中所使用的光学元件也需要特别注意。
马赫-曾德干涉实验中通常会用到偏振器、分束器、反射镜等元件，它们的选择和调整对实验起到关键作用。
首先，偏振器的角度应该和光源的偏振方向保持一致，以保证尽可能多的光通过。
其次，分束器的质量决定了实验的稳定性和分光效果，因此应选择质量较好的分束器。
最后，反射镜的反射率要适中，既不能过高也不能过低，以保证光在反射时有足够的能量。
在进行实验时，还需要保持实验环境的稳定。
干涉实验对环境的要求较高，因为干涉条纹的观察需要消除光的相位差，而环境的振动和温度变化等因素都会引起相位差，从而干扰干涉条纹的清晰度。
因此，应尽量将实验装置放在稳定的台架上，避免外界干扰，同时实验室的温度要保持稳定，以减小温度引起的折射率变化。
另外，实验过程中的光路校准也是至关重要的。
在进行马赫-曾德干涉实验之前，务必对光路进行仔细调整和校准，以保证光线的平行和一致。
光路的校准包括反射镜的调整、分束器的定位、透镜的位置等步骤。
只有光路调整准确，才能保证实验的有效进行。
最后，观察干涉条纹时，要注意使用合适的测量装置。
常见的观察装置有干涉仪、光电探测器等。
干涉仪能够提供清晰的干涉条纹图像，光电探测器能够精确测量光的强度。
根据实验需求选择合适的装置，以准确地观察和测量干涉条纹。
综上所述，马赫-曾德干涉实验是一种经典而重要的实验，在开展实验时要注意光源的稳定性、光学元件的选择与调整、实验环境的稳定性、光路的校准以及观察装置的选择。
利用光纤马赫曾德干涉仪实现的光学双稳性研究的开题报告
利用光纤马赫曾德干涉仪实现的光学双稳性研究的开题报告一、研究背景在光学系统中，光路稳定性是一个十分重要的问题。
在利用激光等光源进行测量和制造等领域的应用中，其稳定性直接决定着实验精度和制造精度。
因此，研究光学系统中的稳定性问题具有重要的理论和应用价值。
光学双稳性是一种常见的光学稳定性现象。
在光学系统中，存在两个或多个相对稳定的状态，称为“光学双稳”现象。
通过对光学双稳性现象的研究，可以帮助人们更好地理解光学系统的稳定性问题，提高光学系统的稳定性和精度。
马赫曾德干涉仪是一种可实现光学双稳性的光学系统。
其基本原理是利用光纤作为光学路径，通过改变反射镜间距，可以实现两个相对稳定的干涉信号。
因此，利用光纤马赫曾德干涉仪进行光学双稳性研究具有重要的实际应用价值。
二、研究目的和意义本研究的目的是利用光纤马赫曾德干涉仪实现光学双稳性，并对其进行研究和探讨。
具体来讲，本文将研究光纤马赫曾德干涉仪中的干涉信号特性、马赫曾德干涉仪参数对干涉信号的影响、干涉信号稳定性等问题，通过实验和理论分析探讨光学双稳性的形成机理，以及如何调节和控制光学双稳性的出现，为应用领域提供理论和实践的指导。
三、研究思路和方法本文将首先对光学双稳性现象进行介绍和分析，详细阐述马赫曾德干涉仪的基本原理和系统结构，并探究其对干涉信号的影响。
其次，将建立稳定的实验系统，通过实验观测得到马赫曾德干涉仪在不同参数下的干涉信号，并对其进行分析和处理。
最后，将利用数学模型对干涉信号进行理论推导，并通过对实验数据的拟合来验证理论模型的可靠性和适用性。
四、预期成果和贡献本研究通过采用光纤马赫曾德干涉仪，实现了光学双稳性现象，并对其进行了详细的研究和探讨。
该研究将获得如下成果：1. 研究光纤马赫曾德干涉仪中的干涉信号特性，并建立数学模型对其进行分析和处理；2. 揭示马赫曾德干涉仪参数对干涉信号稳定性的影响规律；3. 分析光学双稳性的形成机理，并提出调节和控制光学双稳性的方法。
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同轴光路调试实验报告
实验目的：
1掌握同轴光路的调试技巧；
2观察马赫德泽干涉现象。
实验器材
半导体激光器、可调孔径光阑、半反半透镜两面、全反镜两面、激光扩束镜、白色面板。
实验原理
如图所示
半导体激光器发出激光，经过半透半反镜后，分为传播方向垂直的两路光，在两路光传播的方向上，放置全反镜，最后，在两束光线重合的点，放置半透半反镜，进行光束的合束。
试验步骤
1调节半导体激光器水平方向准直：将半导体激光器稳固地夹持在支架上，在离试验台面边缘15cm处，固定激光器的基座，此时，半导体激光器出光口的中心到台面边缘的距离为15cm，打开激光器，在距离激光器出光口约1m的位置，测量光斑的位置与台面
边缘的距离，若此距离不为15cm，调节激光器基座上螺钉，使光斑的位置为15cm，再次测量激光器出光口中心距离台面的距离，反复调节，直至激光器出光与台面边缘平行，此时可视激光器在水平方向上已经准直。
2调节半导体激光器垂直方向准直：完成步骤1后，测量激光器出光口中心距离台面的高度，（本实验中在安装半导体激光器时，已将高度定位20cm，此举可以防止在此步骤中再调节高度时，破坏了步骤1中完成的水平方向准直。
）测量距离出光口中心1m处的光斑距离台面的距离，如果不是20cm,调节激光器基座上的调节螺丝，至20cm，在测量激光器出光口中心高，如果与1m远处一致，表示激光已经在垂直方向上准直。
3重复步骤1和2，直至，半导体激光器在水平和垂直方向上都垂直，此步骤基于的条件是，实验台面是平整并且边缘规则。
4放置半透半反镜进行分光：在半导体激光器的正前方放置半透半反镜，使光束分为传播方向垂直的两路光线，此时，应该保证的是，半透半反镜的镜面与光线所称的角度为45度，此处可以借助于45度的三角板，完成分光步骤，由于激光透射镜面后，会有一定角度的偏移，所以经过半透半反镜分光后的两束光线并不是完全垂直。
5完成分光之后，在两路光线的传播方向上，放置全反镜，改变光的传播方向，完成合束，同样，全反镜的镜面也应该与光线成45度角。
6利用白板光屏观察经过全反镜反射后的光纤的相交情况，主要观察两个光斑的高度是否一致，是否有相交点，相交点，全反射镜反射点，半透半反镜出光点，四个点是否构成了矩形，这是两光束能够完全重合的必要条件。
7当两光束能在光屏上完全重合之后，在两束光线的交点处，放置半透半反镜，进行光束的合束，合束的要求为，在半透半反镜的出光处，两束光的光斑重合，并且在距离该点
1.5m处，该光斑仍然重合；并且，当挡掉一路光束时，该光斑变暗，但仍然存在，此
时，整个光路便调节完成，在距离合光点1.5m处，此时应该可见马赫泽德干涉条纹。
实验过程
1.激光光线的准直调节中，发现半导体激光器的光斑并不是圆形的，而是一个比较畸形的
椭圆，这与激光原理中学到的，半导体快轴与慢轴光线之间有相位差角，造成了光线的模斑不是标准的圆形，为了解决这一问题，可采用的方法是，在出光处，设置一个小孔径的圆形光阑，这样便可保证光斑为圆形。
2.从半导体激光器射出的光线，经过半透半反镜后，得到了四个光斑，分布是每个传播方
向上都有两个光斑，不过两个光斑的亮暗程度还是清晰可辨的，并且，分出的两束光线强度也不一样，透射光的强度大于反射光的强度，后经查证，为半透半反镜所镀光学薄膜，并不是适用于该半导体激光器，激光在两个界面上发生多次斯涅耳反射、多光束干涉后，出射的为零级与一级光斑，实验中，可以忽略掉一级光斑。
3.在利用了全反镜改变光路之后，在白色光屏上观察两光斑的位置，发现，两光斑并不处
于同一高度。
为解决这一问题，开始时，采用的方法是调节其中一个全反镜的螺钉，似的两束光能够汇聚，本以为解决了这一问题，但将半透半反镜放置合光之后，在 1.5m 远处，两光束便分开了。
所以该解决方法并不能解决问题，正确合理的做法是，利用同一个光阑，调整并验证，经过全反镜后的光路在水平和垂直方向上准直，并且高度相同，这样，在合光处便能看到重合的光斑。
4.最后利用半透半反镜进行合束，尽管之前合束光线已经在水平和垂直方向上准直了，如
果半透半反镜的位置和方向没有放好，两束光合束之后，仍然会在远处散开。
此时，该
做的不是调整之前的光路，而是调节半透半反镜的位置和方向，是的两个光斑在镜面上便重合，同时调节螺钉，使得光斑在远处也是重合的。
实验现象
实验现象，仅以图片作以说明
1.在半透半反镜处合束的情况：
2. 1.5m远处的光斑情况
3.全局图片：
实验总结
该实验原理比较简单，主要的考验在于脚踏实地地做好每一个调光步骤。
在实验中，我们着重调节了激光器的光路，使之达到准直的要求，这点，我们觉得是相当重要的。
其次，每当光线通过了一个光学元件，我们需要重新对光线的准直情况进行检验，如果不合格，需要进
一步的调整该器件的方位，使光线仍在同一高度。
另外值得注意的便是，如果光斑过大或者形状过于奇怪，可以利用孔径光阑进行整形。
最后，值得一提的是，1.5m处的合光光斑处，已经有条纹出现，但这个并不一定是马赫泽德干涉的条纹，因为当挡住一路光束时，光屏上便能看到条纹，这个是等厚干涉的条纹，但另一束光加入时，条纹的纹理出现了纵向的变化，这个才是不太清晰不容易观察的马赫泽德干涉现象。