什么是延迟线干涉仪（Delay Line Interferometer）？

延迟线干涉仪是一种光学设备，它在其中一个臂上安装了延迟线，以便在干涉光束之间引入可控的路径长度差。通过调整延迟线，干涉仪可以精确控制干涉图案。它还能在样品的不同位置或深度进行灵活测量。马赫-泽恩德（Mach-Zehnder）干涉仪和迈克尔逊（Michelson）干涉仪是众所周知的常用延迟线干涉仪，这两种干涉仪都是基于双光束干涉。萨格纳克干涉仪、特维曼-格林干涉仪和共同路径干涉仪是延迟线干涉仪的其他配置和变体。


延迟线可通过不同技术实现：

光纤长度 - 通过调整光纤长度，可以控制路径长度差。光纤可以是直的，也可以是盘绕的，这取决于所需的延迟和空间限制。
光学元件 - 延迟线也可以使用特定的光学元件来实现。例如，可以使用在光路中引入物理位移的反射镜或逆反射器来创建延迟线。这些元件可重新定向光束，有效增加路径长度。
移动组件 - 在某些情况下，延迟线可能涉及移动组件，如平移台或扫描机构。这些组件可用于物理移动一束光相对于另一束光的位置，从而产生可控延迟。
马赫-泽恩德干涉仪和迈克尔逊干涉仪的配置都是将输入的光信号分成两束。其中一束光束相对于另一束光束在时间上有意延迟一个所需的时间间隔，而另一束光束则沿着直接路径前进，没有任何延迟。光纤或波导、气隙、反向反射器等延迟元件被放置在干涉仪其中一个臂的延迟路径上。与未延迟的光束相比，通过延迟线的光束由于路径长度较长而产生时间延迟。通过控制延迟线的长度，可以调整精确的时间延迟。

延迟光束和未延迟光束在分光镜处重新结合，它们的干涉模式会产生一个输出信号，其强度模式取决于引入的时间延迟。这种干涉模式取决于两束光之间的相对相位。为了控制光束之间的相位关系，可以调整延迟长度。此外，操纵干涉图案还可以提取有用信息或对信号进行调制。这两种干涉仪在光学配置和操作上都有所不同。

在上图中，术语 "n "指的是光信号在发生干涉之前通过或往返延迟线的次数。它表示信号在干涉仪内被延迟和重组的次数。

n "的值可根据 DLI 的具体配置和要求而变化。例如，"n = 3 "延迟线包括三次延迟。n "值越大，灵敏度越高，信噪比越大，色散补偿越强。

延迟线干涉仪的优势

可调时间延迟： 通过在干涉光束之间引入可控和可调的时间延迟，它适用于时域测量，在这种测量中，精确控制信号的相对时间至关重要。
相干长度操纵： 干涉仪中的有效路径长度差可以通过调整延迟线来控制。这种操作可以延长干涉仪的相干长度。
色散补偿： 可对干涉仪进行调整，以纠正由色散引起的光信号展宽或失真，从而提高信号质量并保持信号完整性。
精确测量能力： 延迟线干涉仪可提供高精度的测量参数，如时延、相位、频率或其他相关参数。
信号处理和调制： 可控制干涉光束之间的相位关系，从而实现移频、信号混合或波形生成等技术。
多功能性和灵活性： 干涉仪可采用不同的延迟线技术，如光纤、盘绕光纤或其他光学元件。这种灵活性允许定制和适应不同的实验设置或特定要求。
延迟线干涉仪的应用

延迟线干涉仪通常用作光学 DPSK（差分相移键控）解调器。其目的是将相位键控信号转换为振幅键控信号。在这种应用中，输入的 DPSK 光信号在马赫-泽恩德（Mach-Zehnder）干涉仪或迈克尔逊（Michelson）干涉仪的两个臂内被分成两个等强度的光束。然后，其中一束被相当于 1 位时延的光路差延迟。重新组合后，两束光相互干涉，产生建设性或破坏性干涉。由此产生的强度模式代表了振幅键控信号。
这种干涉仪还被用作各种系统中的光延迟线。通过精确控制延迟长度，DLI 可以对光信号进行时域处理。它们可应用于光信号处理、光学相干断层扫描（OCT）、光学成像以及其他需要控制时间延迟的领域。
其引入时间延迟的能力使其在干涉测量传感应用中具有重要价值。通过在延迟线中加入传感元件，可以检测到环境中的微小变化。延迟线已被用于位移测量、振动分析和应变传感等传感应用中。