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科學家設計出一款高分辨率干涉儀 可檢測微弱聲學信號
2022年08月15日 15:26:55
來源：化工儀器網 點擊量：4000
近日，阿拉巴馬大學亨茨維爾分校 (UAH) 的研究人員設計了一種超高分辨率干涉儀，它基于混合設計，結合了雙路徑配置和光學諧振器兩者的優點，具有高靈敏度的相位分辨率，僅受光纖內在熱噪聲在較寬頻率范圍內的限制，可以檢測到其他傳感器無法檢測的微弱聲學信號。
【化工儀器網 項目成果】干涉現象是光學的基本現象，利用光纖實現光的干涉，是光干涉現象的重要應用。光路具有柔軟、形狀可隨意變化、傳輸距離遠、強電磁干擾低等特點。光纖干涉儀，就是利用光學干涉現象原理的儀器。
近日，阿拉巴馬大學亨茨維爾分校 (UAH) 的研究人員設計了一種超高分辨率干涉儀，它基于混合設計，結合了雙路徑配置和光學諧振器兩者的優點，具有高靈敏度的相位分辨率，僅受光纖內在熱噪聲在較寬頻率范圍內的限制，可以檢測到其他傳感器無法檢測的微弱聲學信號。
無源干涉光纖傳感器(IFS)能夠達到極高的信號分辨率，使其特別適合開發超靈敏光學傳感器。然而。IFS的分辨率受到光纖固有熱噪聲的限制。
該項目的主要研究者Nabil Md Rakinul Hoque將基于光學諧振器的法布里-珀羅干涉儀嵌入道雙路徑馬赫-曾德爾干涉儀之中，并把該設備稱之為馬赫曾德爾-法布里珀羅(MZ-FP)干涉儀。它們可以使特定的諧振頻率通過干涉儀或從干涉儀反射。盡管其尺寸非常緊湊，但由于反射鏡的高反射率，它們的光路長度非常長，從而在光流之間建立了可測量的干涉模式。
Hoque 表示，新型干涉儀的主要優點是其前所未有的高信號分辨率。團隊使用相同的光纖法布里-珀羅干涉儀作為光路倍增器，使 MZ-FP 干涉儀能夠在一系列頻率范圍內達到破紀錄的應變分辨率。在測試中，MZ-FP 干涉儀實現了1飛秒應變的分辨率，探測精度達到微米級。
這項研究為無源光纖傳感器達到前所未有的應變分辨率水平找到了一條可行的道路，如此高的傳感分辨率使得光纖傳感器可以接收比現在更弱的信號，大大拓寬了應用范圍。
相關研究成果《A Mach-Zehnder Fabry-Perot hybrid fiber-optic interferometer operating at the thermal noise limit》于近日發表于《Scientific Reports》
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