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科學(xué)家設(shè)計(jì)出一款高分辨率干涉儀 可檢測(cè)微弱聲學(xué)信號(hào)
2022年08月15日 15:26:55
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：4022
近日，阿拉巴馬大學(xué)亨茨維爾分校 (UAH) 的研究人員設(shè)計(jì)了一種超高分辨率干涉儀，它基于混合設(shè)計(jì)，結(jié)合了雙路徑配置和光學(xué)諧振器兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有高靈敏度的相位分辨率，僅受光纖內(nèi)在熱噪聲在較寬頻率范圍內(nèi)的限制，可以檢測(cè)到其他傳感器無法檢測(cè)的微弱聲學(xué)信號(hào)。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】干涉現(xiàn)象是光學(xué)的基本現(xiàn)象，利用光纖實(shí)現(xiàn)光的干涉，是光干涉現(xiàn)象的重要應(yīng)用。光路具有柔軟、形狀可隨意變化、傳輸距離遠(yuǎn)、強(qiáng)電磁干擾低等特點(diǎn)。光纖干涉儀，就是利用光學(xué)干涉現(xiàn)象原理的儀器。
近日，阿拉巴馬大學(xué)亨茨維爾分校 (UAH) 的研究人員設(shè)計(jì)了一種超高分辨率干涉儀，它基于混合設(shè)計(jì)，結(jié)合了雙路徑配置和光學(xué)諧振器兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有高靈敏度的相位分辨率，僅受光纖內(nèi)在熱噪聲在較寬頻率范圍內(nèi)的限制，可以檢測(cè)到其他傳感器無法檢測(cè)的微弱聲學(xué)信號(hào)。
無源干涉光纖傳感器(IFS)能夠達(dá)到極高的信號(hào)分辨率，使其特別適合開發(fā)超靈敏光學(xué)傳感器。然而。IFS的分辨率受到光纖固有熱噪聲的限制。
該項(xiàng)目的主要研究者Nabil Md Rakinul Hoque將基于光學(xué)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(shè)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(cè)量的干涉模式。
Hoque 表示，新型干涉儀的主要優(yōu)點(diǎn)是其前所未有的高信號(hào)分辨率。團(tuán)隊(duì)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(nèi)達(dá)到破紀(jì)錄的應(yīng)變分辨率。在測(cè)試中，MZ-FP 干涉儀實(shí)現(xiàn)了1飛秒應(yīng)變的分辨率，探測(cè)精度達(dá)到微米級(jí)。
這項(xiàng)研究為無源光纖傳感器達(dá)到前所未有的應(yīng)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(xiàn)在更弱的信號(hào)，大大拓寬了應(yīng)用范圍。
相關(guān)研究成果《A Mach-Zehnder Fabry-Perot hybrid fiber-optic interferometer operating at the thermal noise limit》于近日發(fā)表于《Scientific Reports》
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