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基于相移光纤布拉格光栅与马赫-曾德尔干涉仪及萨格纳克环组合的可切换双波长光纤激光器
摘要： 提出并验证了一种可切换双波长掺铒光纤激光器。该激光器基于相移光纤布拉格光栅（PSFBG）的精细滤波效应，结合马赫-曾德尔干涉仪（MZI）与萨格纳克环的复合干涉滤波效应。通过调节偏振控制器（PC）和延迟量，可获得波长间隔可调的单/双波长可切换光纤激光输出。实验实现了低至0.04 nm的双波长间隔，输出波长范围1555.580-1559.928 nm，边模抑制比（SMSR）大于40 dB。单波长最大漂移量小于0.033 nm，双波长最大波动量小于0.02 nm。实验结果表明，该光纤激光器在高精细密集波分复用（DWDM）系统等领域具有重要应用价值。
关键词： 可切换双波长、马赫-曾德尔干涉仪、光纤激光器、萨格纳克环、相移光纤布拉格光栅
更新于2025-11-28 14:24:03
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采用单-多-单模光纤干涉仪的100 GHz自由光谱范围可调谐多波长光纤激光器
摘要： 展示了六种基于单-多-单（SMS）模式光纤的马赫-曾德尔干涉仪（MZI），它们具有不同的盘绕半径，可作为多波长激光产生的空间模式滤波元件。通过交替使用这六种具有不同宏弯损耗的MZI，实现了对所产生多波长输出的自由光谱范围（FSR）调谐。此外，通过将MZI装置内双模阶跃折射率光纤段的盘绕半径从80毫米改变为30毫米，也实现了额外的FSR调谐，FSR调谐范围为0.89–0.99纳米。所有产生的多波长输出在100分钟的测试期间均显示出高稳定性。所提出的多波长激光器非常适合各种微波光子学应用领域，例如微波信号源产生和微波光子滤波。
关键词： 自由光谱范围调谐、马赫-曾德尔干涉仪、微波光子学、多波长光纤激光器
更新于2025-11-28 14:23:57
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基于双模CMECF共振解调技术的轴向微应变传感器
摘要： 本文首次通过实验展示了一种基于同心多层椭圆芯光纤（CMECF）的纤内轴向微应变传感头，该传感头结合了马赫-曾德尔干涉仪（MZI）。采用CMECF-单模光纤-CMECF（CSC）结构成功实现了高消光比（约15 dB）的MZI。本文系统阐述了MZI传感器原理与谐振解调技术。在该CSC结构中，两段CMECF分别作为模式发生器与耦合器。LP01模与具有相近激发系数的LP11偶模是CMECF中支持的两个主导传输模式群。凭借独特的双模特性，该传感器实现了良好稳定性。由于高阶模式间的强相互作用，MZI中检测到的谐振峰随轴向微应变变化而移动。实验在0 με至1250 με范围内实现了约1.78 pm/με的高灵敏度，同时强度波动低于0.38 dB。
关键词： MZI（马赫-曾德尔干涉仪），光纤传感器，少模光纤，轴向微应变
更新于2025-11-28 14:23:57
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采用游标效应的级联马赫-曾德尔干涉仪用于气体压力传感
摘要： 我们提出了一种基于级联马赫-曾德尔干涉仪（MZI）与游标效应的紧凑型超高灵敏度气体压力光纤传感器。每个MZI由夹在两根短多模光纤（MMF）之间的空芯光纤（HCF）构成。通过将两个MZI中的HCF长度设置为微小差异，使级联结构的透射光谱产生包络以实现游标效应传感。其中一个MZI的HCF开口使其气孔与外部环境连通作为传感单元，另一个MZI的HCF保持封闭作为参考单元。这两个MZI对气体压力变化呈现显著不同的响应特性，但对温度变化的响应几乎相同。因此当气体压力改变时会产生游标效应，而温度变化时则不会。实验结果表明：该传感器基于包络的气体压力灵敏度在0-0.8 MPa范围内达到-73.32 nm/MPa，温度交叉灵敏度仅为0.72 kPa/°C。
关键词： 游标效应、气压、空芯光纤、马赫-曾德尔干涉仪
更新于2025-11-28 14:23:57
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基于花生形状结构在线光纤马赫-曾德尔干涉仪的折射率与温度同步测量
摘要： 我们提出了一种花生形结构在线光纤马赫-曾德尔干涉仪（MZI），用于同时测量折射率（RI）和温度。研究并比较了两种解调方法。分别确定了该在线光纤MZI的波长相关和相位相关特征矩阵，以实现RI和温度的同时测量。在波长相关测量中，最高温度和RI灵敏度分别为0.0709 nm/°C和?47.3620 nm/RIU。与波长相关测量相比，相位相关测量的误差更低，其最高温度和RI灵敏度分别为?0.0632 rad/°C（0.0764 nm/°C）和77.0995 rad/RIU（?93.2429 nm/RIU）。温度和RI的最低测量误差分别为0.3800 °C和0.0004 RIU。
关键词： 马赫-曾德尔干涉仪，折射率与温度的同时测量，光纤传感器，花生形结构
更新于2025-11-28 14:23:57
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利用微腔实现应变与温度同步测量的光纤马赫-曾德尔干涉仪
摘要： 一种利用微腔（MC）实现应变与温度同步测量的光纤马赫-曾德尔干涉仪（MZI）。该研究通过实验与仿真相结合的方式开展。通过在两根单模光纤间熔接空心石英管制成的微腔，既作为MZI双光路的光束分束器，又同时构成法布里-珀罗干涉仪（FPI）组件。由此在单个传感器中实现了马赫-曾德尔干涉仪与法布里-珀罗干涉仪的双重功能。借助MZI和FPI对应变与温度的不同响应特性，该器件可实现同步测量并有效缓解应变/温度交叉敏感问题。这种具有易制备、高性价比特点的复合干涉结构，为应变与高温同步测量提供了可行方案。
关键词： 法布里-珀罗干涉仪，光纤传感器，马赫-曾德尔干涉仪
更新于2025-11-28 14:23:57
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基于石墨烯的腰扩型光纤传感器用于测量蔗糖浓度
摘要： 提出并验证了一种基于石墨烯包覆光纤的新型蔗糖传感器，该传感器采用腰锥扩大的锥形光纤作为马赫-曾德尔干涉仪。通过电弧熔接将夹在两根单模光纤之间的光子晶体光纤制成传感器，在光子晶体光纤与单模光纤的耦合点处利用两个腰锥扩大的光纤锥实现模间干涉。结果表明：传输光谱的凹陷随蔗糖浓度增加呈现蓝移现象，该传感器在0-230ppm范围内对蔗糖具有高线性响应（R2=0.98233）和优异灵敏度（3.36pm/ppm）。此外还讨论了表面吸附机制。这种易于制备、成本低廉且体积小巧的光纤干涉仪可用于蔗糖传感应用。
关键词： 石墨烯、蔗糖传感器、蓝移、腰径增大锥形光纤、马赫-曾德尔干涉仪
更新于2025-11-28 14:23:57
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硅光子学中的热丝化学气相沉积：一个新兴的工业应用机遇
摘要： 本工作在低于350°C温度下通过热丝化学气相沉积（HWCVD）制备的氮化硅（SiN）层上，制造并表征了多种硅光子器件，包括直波导、多模干涉器件和马赫-曾德尔干涉仪。这些氮化硅层的氢浓度为13.1%，低于相同沉积温度下等离子体增强化学气相沉积的氢浓度。实测采用HWCVD制备的直氮化硅波导在1550nm和1310nm波长处的最低光学传播损耗分别为6.1dB/cm和5.7dB/cm。我们证实HWCVD制备的氮化硅是硅光子器件制造的有效材料。
关键词： 多模干涉仪、硅光子波导、硅光子学、热丝化学气相沉积、氮化硅、马赫-曾德尔干涉仪
更新于2025-11-21 11:20:42
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基于马赫-曾德尔干涉仪结构中表面等离子体激元传播的纳米级生物传感器数值研究
摘要： 本文通过数值方法研究了一种基于马赫-曾德尔干涉仪的纳米级等离子体生物传感器。我们采用两种方法分析了马赫-曾德尔干涉仪（MZI）生物传感器的工作原理：第一种方法通过考察不同样品介质折射率及不同结构尺寸下表面等离极化激元（SPP）模式的传输特性，发现在金层长度为12微米、宽度为80纳米时，折射率变化约0.045可实现最佳约56.6%的传输率；第二种方法则通过不同几何参数研究了MZI的灵敏度、品质因数（FOM）和优值因子（Q因子）。结果表明：在固定长度条件下，增加金层厚度能显著提升Q因子和FOM；而当金层厚度固定并设置三种不同长度时，随着生物传感器长度增加，其灵敏度、Q因子及FOM均呈现上升趋势。最后，在主金层上方叠加两层独立附加金层后，该等离子体MZI生物传感器的灵敏度和FOM相比无附加层的MZI生物传感器实现了显著提升。
关键词： 等离子体生物传感器，表面等离子体激元（SPP），马赫-曾德尔干涉仪（MZI），时域有限差分法（FDTD）
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于花生形结构的在线光纤马赫-曾德尔干涉仪用于折射率传感的研究
摘要： 提出了一种用于折射率（RI）传感的在线光纤马赫-曾德尔干涉仪（MZI），该干涉仪通过商用熔接机在单模光纤中级联两个花生形结构制备而成。采用花生形轮廓模型计算了器件中的模式功率分布。研究了两种不同臂长（30 mm和100 mm）的花生形结构在线光纤MZI的RI传感性能。对于臂长为30 mm的短传感器，在1.33–1.37的RI范围内实现了?67.355 nm/RIU的RI灵敏度。对于臂长为100 mm的长传感器，实现了RI和温度的同时测量以消除温度和RI的交叉灵敏度，分别获得了最高的RI灵敏度?67.953 nm/RIU和温度灵敏度0.073 nm/?C。
关键词： 同时测量折射率和温度，光纤传感器，折射率测量，马赫-曾德尔干涉仪，花生形结构
更新于2025-09-23 15:23:52