3带法拉第旋转镜迈克尔逊干涉仪的设计与改进研究王喜龙吴汪洋姜朝宇(渤船重工军事代表室葫芦岛125004)摘要克服Mach2Zehnder干涉仪的偏振诱导信号衰落的方法有偏振态分集检测[1]等方法,但其实现是用牺牲信噪比换来的,而文章采用带法拉第旋转镜的迈克耳逊干涉仪并结合相位反馈环节对光纤光栅反射波进行检测,能达到很好效果。关键词Mach2Zehnder干涉仪;带法拉第旋转镜;反馈环节中图分类号TP31ResearchofCarryingFaradayPivotingMirrorMichaelInterferometerπsDesignandImprWangXilongWuWangyangJiangZhaoyu(NavalRepresentativeOfficeofBochuanHeavyIndustries,HuludaoAbstractOvercomingtheMach2Zehnderinterferometerπspolarizationinductionsignalfadingmethod,wehavethemethodofexaminationofpolarizationdiversitystateandsoon,butitcomeswiththesacrificesignal2to2noiseratio.WecanachievetheverygoodeffectifweusetheexammethodofBeltFaradaypivotingmirrorπsmachalinterferometerunifyingphasefeedbackelementtoabdicatethefibergratingreflectedwave.KeyWordsMach2Zehnderinterferometer,BeltFaradaypivotingmirror,feedbackelementClassNumberTP31同、振动方向一致(偏振方向一致)、相位差恒定的光波在相遇的空间区域将会形成一系列明暗相间的干涉条纹,即发生了干涉,干涉条纹记录了光波的相位信息。如果知道了干涉条纹的移动数目,就可以算出相位差的变化,从而进一步推导出引起这种变化的外界信号,这就是干涉测量的基本原理[2]。图1是一个带法拉第旋转镜的迈克尔逊干涉仪。从光源发出的光耦合进光纤后,由光纤定向耦合器DC(3dB光纤耦合器)分成空间分离的两路光束,分别称为信号光束和参考光束,经过法拉第旋转镜FRM1,FRM2后反射,再经过光纤定向耦合器DC(3dB光纤耦合器)重新相干混合,在输出端C输出干涉信号。如果在信号臂和参考臂的汇合端放置一个光电检测器PIN,就可以将合成光强的强弱变化转换1引言光纤光栅干涉解调法中,利用Mach2Zehnder干涉仪检测光栅反射波长移动的方案,通过相位反馈的方法克服Mach2Zehnder干涉仪由外界环境变化引起的相位漂移导致输出信号的衰落。多数由低双折射光纤构成的双光束干涉仪都无法避免由于光纤中光波偏振态随机变化引起的检测信号的随机衰落。特别当光纤干涉仪的两臂中的偏振态正交时,干涉仪的输出为零。用带法拉第旋转镜的迈克耳逊干涉仪并结合相位反馈环节对光纤光栅反射波进行检测,可以很好的解决问题。2带法拉第旋转镜迈克尔逊干涉仪的设计物理光学原理指出,由光源发出的两个频率相3收稿日期:2010年1月17日,修回日期:2010年2月10日作者简介:王喜龙,男,工程师,研究方向:水声工程。吴汪洋,男,工程师,研究方向:舰船装置。姜朝宇,男,工程师,研究方向:通信工程174王喜龙等:带法拉第旋转镜迈克尔逊干涉仪的设计与改进研究总第192期成电信号大小的变化。由图2可以看出在初始情况,信号臂和参考臂传播的光同相位时,输出光电流最大,随着相位差增加,光电流逐渐减小,当相位差增加到π弧度,光电流达到最小值,相位差继续增加到2π弧度时,光电流又上升到最大值,这样光的相位调制转换成电信号的幅值调制。对应相位变化2π,移动一根干涉条纹[3]。失的影响,经过光纤传输在PIN检测,不会产生偏振消失。根据叠加原理,C点处的和振动为:Ayexp(iδy)1E=E1+E2=-α12exp(Axexp(iδxiωτ))Ayexp(iδy)-α21exp[i(ωτ+ψ)](5)2Axexp(iδx)I=<Ex+Ey>3<Ex+Ey>3=<E2>+<E2>(6)xy令α=δx-δy,A2=IX,A2=IY,xy则I0=(IX+IY)/(α1+α2)(7)由以上分析可见,通过在迈克耳逊干涉仪上加两个法拉第旋转镜,抵消了传输光的偏振态变化,得到了稳定可见度的光强输出。这样,迈克耳逊干涉仪将外界信号引起的相位移变转换为光强的变化时,就克服了偏振态变化导致的输出信号衰落。检测系统的改进方案由以上分析知道,带法拉第旋转镜的迈克耳逊双光束干涉仪能够很好地控制干涉光的偏振态。但是此迈克耳逊干涉仪虽然克服了偏振诱导信号衰落,但只有一个输出检测器,无法克服干涉仪工作点相位漂移的问题。光环行器的出现可以很好的解决这两者的矛盾,即将光环行器应用于迈克耳逊干涉仪系统中,就可以...