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科学家设计出一款高分辨率干涉仪 可检测微弱声学信号
2022年08月15日 15:26:55
来源：化工仪器网 点击量：3996
近日，阿拉巴马大学亨茨维尔分校 (UAH) 的研究人员设计了一种超高分辨率干涉仪，它基于混合设计，结合了双路径配置和光学谐振器两者的优点，具有高灵敏度的相位分辨率，仅受光纤内在热噪声在较宽频率范围内的限制，可以检测到其他传感器无法检测的微弱声学信号。
【化工仪器网 项目成果】干涉现象是光学的基本现象，利用光纤实现光的干涉，是光干涉现象的重要应用。光路具有柔软、形状可随意变化、传输距离远、强电磁干扰低等特点。光纤干涉仪，就是利用光学干涉现象原理的仪器。
近日，阿拉巴马大学亨茨维尔分校 (UAH) 的研究人员设计了一种超高分辨率干涉仪，它基于混合设计，结合了双路径配置和光学谐振器两者的优点，具有高灵敏度的相位分辨率，仅受光纤内在热噪声在较宽频率范围内的限制，可以检测到其他传感器无法检测的微弱声学信号。
无源干涉光纤传感器(IFS)能够达到极高的信号分辨率，使其特别适合开发超灵敏光学传感器。然而。IFS的分辨率受到光纤固有热噪声的限制。
该项目的主要研究者Nabil Md Rakinul Hoque将基于光学谐振器的法布里-珀罗干涉仪嵌入道双路径马赫-曾德尔干涉仪之中，并把该设备称之为马赫曾德尔-法布里珀罗(MZ-FP)干涉仪。它们可以使特定的谐振频率通过干涉仪或从干涉仪反射。尽管其尺寸非常紧凑，但由于反射镜的高反射率，它们的光路长度非常长，从而在光流之间建立了可测量的干涉模式。
Hoque 表示，新型干涉仪的主要优点是其前所未有的高信号分辨率。团队使用相同的光纤法布里-珀罗干涉仪作为光路倍增器，使 MZ-FP 干涉仪能够在一系列频率范围内达到破纪录的应变分辨率。在测试中，MZ-FP 干涉仪实现了1飞秒应变的分辨率，探测精度达到微米级。
这项研究为无源光纤传感器达到前所未有的应变分辨率水平找到了一条可行的道路，如此高的传感分辨率使得光纤传感器可以接收比现在更弱的信号，大大拓宽了应用范围。
相关研究成果《A Mach-Zehnder Fabry-Perot hybrid fiber-optic interferometer operating at the thermal noise limit》于近日发表于《Scientific Reports》
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