马赫-曾德尔干涉仪的应用研究.pdfVIP

DOI：10．3969／j．issn．1001—3824．2012．06．005 马赫．曾德尔干涉仪的应用研究 陈 勇，王 坤 (重庆邮电大学 自动化学院，重庆 400065) 摘 要：主要介绍马赫一曾德尔干涉仪在传感和解调方面的应用及其优势。在传感领域，应变和温度都会引起马赫一 曾德尔干涉仪相位的变化，基于此提出一种利用马赫一曾德尔干涉仪和光纤布拉格光栅测量应变和温度的传感 系 统，并分析 系统的工作原理。 关键词：马赫一曾德尔干涉仪 ；传感；解调 中图分类号：TN919 文献标识码 ：A 文章编号：1005—3824(2012)06-00018-03 0 引 言 ，2：拿(1一。。()) (2) 光滤波器是光通信和光电子领域不可或缺的 重要元器件，在波长锁定、波分复用／解复用、波长 路由、色散补偿、增益平坦等技术中都有广泛的应 用。在众多光滤波器中，马赫-曾德尔(M—z)干涉仪 图 1 M-Z干涉仪的结构 型滤波器因其结构简单，可多级串联，以及具有梳 2 M—Z应用于传感解调 状和带通滤波特性等优点，在WDM系统中备受关 注。马赫．曾德尔干涉仪主要应用于传感解调 ¨J、传 解调系统是整个传感系统的核心，解调是指通 感器、全光波长转换等领域，而且马赫一曾德尔干涉 过检测信号波长的偏移量来检测被测参数的变化， 仪可级联的特性 引，可以使滤波器通带顶部的宽 图2为M—z干涉仪用于传感解调的系统图。 度和平坦性大大改善，从而降低器件对光源波长的 M-Z干涉仪用于解调的原理是利用非平衡 M—z 敏感性，提高其输出的稳定性。 光纤干涉仪将传感FBG的波长变化转化为干涉仪 两臂的相位差变化，通过测量 M—Z光纤干涉仪输出 1 M-Z原理 的相位差大小就可 以确定相应的 FBG共振波长。 M．z干涉仪原理图如图1所示。结构上，M-z 如图2所示，宽带光源输出的光由传感 FBG反射 光纤干涉仪主要由2个3dB耦合器和2段光纤 L1 后，经过 3dB耦合器后进入非平衡 M．z光纤干涉 和L2组成，其中L1称为信号臂，I2称为参考臂。 仪 。由于干涉仪的两臂长不相等，相应的光程 光源发出的光经耦合器 1时被分成2束，一束经过 差为 凡，其相位差可以表示为 信号臂 Ll，一束经过参考臂 I2，然后在耦合器2处 (A)=2axnd (3) 发生干涉，在输出端观察干涉图样。经过传输矩阵 式(3)中：A 为FBG的共振波长，因此 由FBG传感 法分析可得输出端的光强为 器的波长漂移 △A 引起的相位变化 △ (A)可以表 ， ，】= (1+~cos@(t)) (1) 示为 (A)=2,rrnd△A (4) 收稿 日期 ：2012．11-01 — — 18 —— DIGITALCOMMUNICATION／2O12．12 从公式 (4)可以看出，只要测得非平衡干涉仪 纤的相位。 的相位变化就可方便地算出相应的FBG波长漂移， 温度可直接引起干涉仪中的传输臂光纤长度 从而得到被传感量的大小。其中相位补偿反馈模