基于高阶模干涉的新型Mach-Zehnder干涉仪

"基于选择性高阶核心模干涉的马赫-曾德尔干涉仪" 这篇研究论文探讨了一种新颖的马赫-曾德尔干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer，MZI），该干涉仪利用选择性的高阶核心模在多模光纤（Few-Mode Fibers, FMFs）中的干涉效应。MZI是光学传感和通信系统中的关键组件，其工作原理基于光的干涉现象，可以用于精确地测量各种物理参数。 论文指出，所提出的干涉仪由一段位于单模光纤之间的FMFs组成，这两段单模光纤具有微小的侧向芯偏移。这种设计使得光能够在不同的核心模式之间高效耦合，特别是LP21模式和LP02模式。LP21和LP02都是在光纤芯内传播的模式，因此大部分引导光不会通过蒸发波传播到光纤外部，这使得传感器对周围折射率（Refractive Index, RI）的变化不敏感。这一特性对于在湿度等环境因素影响下的应变测量至关重要。 实验结果显示，在1513纳米的波长下，该结构的应变传感灵敏度高达3.35 pm/με，应变测量范围可覆盖0到1000 με。由于RI的不敏感性，该设备在潮湿环境下进行应变测量时非常方便。此外，马赫-曾德尔干涉仪的这种设计还可能适用于其他参数的测量，如温度、压力和化学物质的存在，因为这些因素也可以通过改变光的传播特性来检测。 关键词：马赫-曾德尔干涉仪，高阶核心模，多模光纤，应变传感，折射率不敏感，光干涉 这篇论文的贡献在于提供了一种新的、对环境条件不敏感的应变测量方法，其潜在的应用包括结构健康监测、光纤传感网络以及在恶劣环境中工作的传感器设计。通过利用特定的光纤模式，该技术提高了测量精度，并降低了对外部环境变化的依赖，这为未来的光纤传感器设计提供了新的思路。