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[原创] 光纤传感器核心:法布里-珀罗的原理介绍

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发表于 2019-6-12 09:14:12 |显示全部楼层
FISO技术公司的专利白光交叉相关器提供了一个独特而强大的方法,使绝对法布里-珀罗腔长度测量具有惊人的精度和线性,提供持久的一致性。这种传感背后的原理技术其实很简单,虽然有一些技术细节为了制造这样的装置,必须考虑。
13.jpg
首先是光源,即明亮的非相干光源注入并引导到多模光纤中,然后注入到耦合器的输入,作为一个50/50功率分配器。一个输出是否通过位于信号调节器前面板。然后,光穿过导线光纤,直到它到达传感器的顶端。

传感器的核心是法布里-珀罗干涉仪技术,这在光学科学界是众所周知的,一个多世纪以来,已被应用于许多研究领域比如物理学和天体物理学。它由两条平行的线组成,完全平坦的半反射镜,由一个给定的间隙隔开。光通过第一面镜子时,会前后反射两个平行镜之间的大量时间。然而,每次反射时,入射光束的一小部分会逃逸干涉仪产生大量平行光束与他们进入干涉仪的角度相同。在自由空间中,通过a会聚透镜产生了多重的建设性干涉产生非常明亮和尖锐干涉条纹的光束。它们的间距将取决于光程(即与平行平面与折射率之间的距离在这些平面之间)和自然波长上。因此如果要由传感器测量的物理参数改变法布里-珀罗干涉仪的光程差(OPD)逃离干涉仪的光将根据这个编码变异。使用白光干涉测量法的F-P绝对测量信号调节器的示意图如下:
13-1.jpg
在光纤版本中,法布里珀罗干涉仪发出的光不是直接聚焦在一个平面上的,上面提到的干涉,但是光束是相当的重新注入到原来的光纤中然后它们返回,进入光学信号调节器连接器的水平。然后,光又被耦合器分开两种纤维。然而,指向光源的光却丢失了,另一种光纤将光导向一个光学盒,在那里光被照亮是散布在一个重建干扰的菲索楔上,使用电荷耦合装置进行物理记录的图形(CCD)。由于使用的是白光,所以所有波长都是除零点外,均存在破坏性干扰所有波长都是建设性的。多亏了楔块产生线性变化的厚度,交叉相关的干涉模式有一个最大的强度在确切的位置光程差等于在传感器和少量低强度峰值对称布置中心峰(由干涉仪互相关给出)功能)。从而找到与物理相关的传感器OPD要测量的参数仅包括找到位置在CCD干涉图中最大峰值。这个健壮的干涉法允许精确和精确的法布里-珀罗腔长测量精度在亚纳米级以上几十年的微米跨度,因此给了一个非常有趣的动态范围为精确和具体的测量数据。

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