杨 勇 (长江大学物理科学与技术学院，湖北 荆州 434032)

杨 勇 (长江大学物理科学与技术学院，湖北 荆州 434032)

利用Mach-Zehnder双光纤干涉传感器定量测量外界的应变应力必须给出相变与应力应变的函数关系式。分析了M-Z双光纤干涉仪光纤应变与相位变化的关系，将光纤应力测量过程简化为悬臂梁模型的受力变形，由该模型计算出相位变化与应力-应变的函数式，从而为双光纤干涉传感器应力应变测量的定量分析提供参考。

光纤干涉；传感器；应力应变；悬臂梁

1 Mach-Zehnder光纤干涉仪工作原理

2光纤所构成的光路受到干扰时，会导致空间干涉条纹的移动。利用该特性，可以构成光纤Mach-Zehnder干涉仪[1-2]。双光路干涉M-Z干涉仪的工作原理如图1所示。从激光器输出的激光经透镜耦合后进入光纤分路器，分路器输出端的2根光纤，一根进入温度可变的控制室，另一根附着在可以形变的弹性钢片上。2根光纤的出射光场在空间发生干涉，照射到显示屏上，形成等距干涉条纹(见图2)。改变温控室的温度，可导致光纤线性热膨胀和光学折射率变化，从而引起相位变化，使得干涉条纹发生移动。利用条纹移动数量与温度变化的定量关系，可以构造温度传感器。另外，通过旋转位移器上的螺旋测温器，金属弹片会发生弯曲，使得附着在弹片上的光纤产生拉伸应变和折射率变化也引起相位变化，使干涉条纹移动。利用干涉条纹移动数量与移动距离之间的定量关系，可用来检测微小的应力或应变[2]。……