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大学物理实验报告

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实验项目：光纤迈克尔逊干涉仪实验

模拟示波器实验

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1.光纤迈克尔逊干涉仪实验

仪器特点：该干涉仪最大特点是光路全封闭，光纤两臂可绕成任意形状，结构灵活，抗

电磁干扰，对被测介质影响小，适应性强等特点，因此，它的应用可以延伸到许多干涉仪

的禁区，例如用于恶劣环境的高灵敏度传感、水声探测和地下核爆核查测试。它是许多高

灵敏度光纤传感器的重要物理基础。由于光纤两个反射臂中的光传导特性可以受到温度、

压力等外在条件的影响，所以，光纤迈克尔逊干涉可以实现光纤应变、温度等物理量的测

量。

实验原理：He-Ne激光通过耦合透镜进入单模光纤后被光纤耦合器分成强度相干的两束，

分别进入参考臂和传感臂中传播。两干涉臂中传播的光线经各自光纤端面的反射镜M1、

M2反射重新返回光纤中，当干涉仪两个臂间的光程差小于光源的相干长度时，两束光在光

纤耦合器的另一输出端将发生干涉。输出的信号进入探测器D，这样光电探测器D就给出

了干涉强度和两束光光程差之间的函数关系。其中，用3dB耦合器和光纤环路反射器分别

代替传统迈克尔逊干涉仪的分束器和全反射镜。

实验内容：①调节激光器的位置及高度，使激光射在各反光镜的中央位置并且使反射

回来的激光射回出发点位置附近。②放置扩束镜，使激光通过扩束镜并且毛玻璃屏上可以

观察到亮点。③调节M2后面的螺钉，直到毛玻璃屏上两个较量的光点重合。④调节微量

读数鼓轮，直至条纹稳定冒出或缩进，再记录M1位置，作为X⑤继续调节微量读数鼓励，

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。

每冒出或缩进10个条纹记录一个数据，直至X.⑥进行数据处理，计算出激光波长。

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实际应用：（1）混凝土内部应变的测量

把组成光纤迈克尔逊干涉仪的一个臂插进到混凝土中，当混凝土

内部发生膨胀、收缩或变形时，光纤迈克尔逊的白光干涉条纹发生变

化，这样可以混凝土内部的一维和二维很小的应变状态进行测量，可

以及时了解材料内部应变信息以及内部应变状态分布。由于光纤传感

器体积小，重量轻，柔软易于布置，可埋入性好，抗拉性好，耐腐蚀

性强；不改变材料结构的受力状态；测量的成本低等特点。

（）地震波加速度的测量

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以全光纤迈克尔干涉仪为基础，研制出由地震敏感元件组成的单分量

双光跃加速度地震检波器样机，能同时精确检测空间三个方向加速度的

三分量地震检波器就是一个重要的发展方向。高灵敏度的加速度地震检

波器是地震探测过程中检测地震波强度、方向和频率等物理量的传感器，

在整个地震探测过程中的作用十分关键。

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（）浓度的测量

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透明液体、固体折射率或与折射率相关的浓度的测量：哈尔滨智能光

电科技有限公司研制了光纤迈克尔逊干涉测量实验系统，可以测量温度，

透明液体、固体折射率或与折射率相关的浓度。

2.模拟示波器实验

仪器介绍：示波器全名为阴极射线示波器，它是观