光纤迈克尔逊干涉仪 4组

1.原理

如图l所示， He-Ne激光

通过耦合透镜进入单模光纤

后被光纤耦合器分成强度相

等的两束，分别进入参考臂

和传感臂中传播。两干涉臂

中传播的光线经各自光纤端

面的反射镜Ml、M2反射重新

返回光纤中，当干涉仪两个

臂问的光程差小于光源的相

干长度时，两束光在光纤耦

合器的另一输出端将发生干

涉。输出的干涉信号进入光

电探测器D。这样光电探测

器D就给出了干涉强度和两

束光光程差之间的函数关

系，这就是干涉图

光纤迈克尔逊干涉相位差与光强的关系图

其中，用3 dB耦合器和光纤环路反射器分别代替传统迈克尔逊干涉仪的分束器和全反射镜。此干涉仪最大特点是光路全封闭，光纤两臂可绕成任意形状，结构灵活，不像分立元件迈克尔逊干涉仪有极高的环境和调整要求。

改进型的Michelson干涉仪

利用的则是Michelson干涉仪的对称性结构，传感光路定在待测结构中，参考光路由套管保护起来，两光路共用一个双面反射，移动这个反射镜可以同时调节两光路中的光程．若采用低相干光源人射，移动反射镜使两光束光程差为零．施加应力作用后，移动反射镜使两光路重新达到等光程，从移动的距离中即可获得施加应力的大小．外界温度发生变化时，由于两光路靠得很近，可认为两束光的相位随着温度发生相同的变化，从而实现了温度自动补偿．

图是带有偏振控制器的Michelson干涉仪．光纤偏振控制器用来控制参考臂中传播的参考光的偏振态，使参考光和信号光的偏振态相互匹配，因为传输光偏振态对于相干光通信和光纤干涉仪以及干涉型光纤传感器的影响非常明显。

步进电机用来改变传感臂中传输的信号光的光程，以此来改变信号光与参考光的相位差，进而改变从耦合器出来的干涉光的光强。从光电探测器出来的干涉光如果送入示波器则可以用电信号演示由于步进电机的移动导致干涉光的强弱呈现有规律的变化，这点可以代替传统的Michelson干涉仪，可以形象地演示两束光的干涉过程；如果从光电探测器出来的光送入PC机，可以直接观察两束光的干涉动态过程；另外，配合相关软件可以测量微位移、折射率、压力、磁场强弱、应力应变等。

2.应用

1.光纤迈克耳孙干涉仪测量折射率!

实验所用的设备为hp8504精密反射仪，其结构简图如图1所示，它主要由一个光纤迈克耳孙干涉仪组成8 干涉仪中参考臂光纤尾端的反射镜可在400mm的范围内移动扫描

以改变参考臂的长度8干涉仪中测量臂光纤尾端

连接待测的器件或样品8干涉仪所用的光源为宽

带发光二极管中心波长为1300mm，由于光源是白

光，所以只有当扫描反射镜移动到一定的位置，

使参考臂中从反射镜反射回光纤的光（参考反射

光）经过的光程与测量臂中从被测样品界面反射

回测量臂的光（信号反射光）所经过的光程相同

时，两臂中的反射光才能发生干涉，确定探测到

干涉信号时扫描反射镜的位置，就可以确定样品

界面的位置，白光干涉技术的定位精度或空间分

辨率取决于光源的相干长度hp8504精密反射仪的

空间分辨率在25um以下8采用更宽的光源，白

光干涉技术的空间分辨率达到0.1um以下，根据

干涉信号的强度，仪器可以给出样品界面的回程

损耗8本实验中>设计样品的结构，可以方便地获得样品的几何厚度d和光学厚度L如图所

示，用一片两面平行的薄玻璃片0.8mm 和一片厚玻璃片把待测样品夹在中间，组成夹片结构，用光纤跳接线作为测量臂光纤，其测量端面与薄玻璃片平行接触，只要操作小心，光纤跳接线的使用对光纤端面和样品表面都不会造成损伤8这样，在测量臂上至少形成三个与光纤跳接线测量端面平行的反射面A-A面B-B面和C-C参考臂扫描镜扫描一次后>在显示屏上将可以获得三个反射峰>如图

和S 4 S面之间为待测玻璃,与这两个面对应的反射峰的相对距离为样品的光学厚度L在A-A位置B-B面和C-C面之间为空气,与这两个面对应的反射峰的相对距离为样品的几何厚度D在测量中由于使用了宽带的白光>所以测得的折射率实际上为物质的群折射率Ng