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687-光纤马赫-曾德尔干涉型传感器技术原理与应用.docx
资料介绍
光纤马赫-曾德尔干涉型传感器技术原理与应用
引言
光纤马赫-曾德尔干涉仪（MZI）传感器是一种基于双光束干涉原理的高灵敏度光纤传感器，其结构简单、灵敏度高、响应速度快，在振动检测、声波探测、温度传感和折射率测量等领域具有广泛应用。MZI传感器通过将光信号分成两路，其中一路暴露于被测环境，另一路作为参考，通过测量两路光之间的相位差来感知外界物理量。本文系统介绍光纤MZI传感器的工作原理、结构设计及典型应用。
工作原理
光纤MZI传感器由两个光纤耦合器组成。输入光经第一个耦合器分为两路：传感臂暴露于被测物理量，参考臂隔离保护。两路光经第二个耦合器合束后发生干涉。传感臂受到外界物理量（温度、应变、压力）影响时，光纤长度和折射率发生变化，引起光相位变化：
干涉光强与相位差的关系为：
结构设计
双臂MZI
传感臂和参考臂采用独立光纤，结构简单，但受环境温度波动影响较大，需采取隔离措施。
保偏光纤MZI
采用保偏光纤制作，可保持光的偏振态，提高干涉稳定性。
微结构光纤MZI
在光子晶体光纤或微纳光纤中制作MZI，体积小、灵敏度高，适合微型化传感。
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