1. 研究目的与意义
马赫-曾德尔干涉仪是一种干涉仪，可以用来观测从单独光源发射的光束分裂成两道准直光束之后，经过不同路径与介质所产生的相对相移变化。这仪器是因德国物理学者路德维希马赫（恩斯特马赫之子）和路德维曾德尔而命名。曾德尔首先于1891年提出这构想，后来马赫于1892年发表论文对这构想加以改良。
马曾干涉仪的内部工作空间相当宽广，干涉条纹的形成位置有很多种选择，因此，它是观察在风洞里气体流动的佳选。对于一般流动可视化研究，也是很好选择。它时常被用于空气动力学、等离子物理学与传热学领域，可以测量气体的压强、密度和温度的变化。马曾干涉仪时常被用来研究量子纠缠──量子力学的最反直觉的预测之一。
光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器。光纤传感器的工作原理是将光源入射的光束经由光纤送入调制器，在调制器内与外界被测参数的相互作用， 使光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，成为被调制的光信号，再经过光纤送入光电器件、经解调器后获得被测参数。整个过程中，光束经由光纤导入，通过调制器后再射出，其中光纤的作用首先是传输光束，其次是起到光调制器的作用。
2. 研究内容与预期目标
通过FTDTsolution光学仿真软件对超紧凑全光纤马赫－曾德尔干涉仪进行建模仿真，FDTD Solutions是一款基于有限时域差分（FDTD）方法的光学仿真软件，可以应 用于微纳光学材料，器件等的微纳光学领域的光学仿真，可以给用户提供友好的可自 定义的材料模型，具有可视化的窗口，有独特的共形网络技术，确保计算结果的精准, 近年来，软件以这些独特的优点为各大研究团队和许多国际大公司多 使用。并且也发表了很多相关的论文。
设置仿真ＦＤＴＤ选项卡时，仿真区域选用３Ｄ模式，仿真边界条件使用完美匹配层ＰＭＬ，设置仿真边界时须与计算区域相隔半个波长的距离。综合考虑网格精度与所占内存大小等因素最终将ＰＭＬ层数设为１０，其他设置均为缺省设置，本文中的光源使用高斯光源，设置 ｍｅｓｈ时需要考虑仿真必须满足courant稳定性条件。当外界有轴向应变作用在超紧凑全光纤马赫－曾德尔干涉仪上时，会引起空气腔的腔长改变，进而改变两束相干光的相位差，引起马赫－曾德尔干涉谱的变化。只需要通过追踪干涉条纹的波谷波长就可以解调出施加拉力时所产生的应变。介绍了时域有限差分法(FDTD),使用FDTD Solutions仿真软件建立传感 器的仿真模型，研究了在空气腔体积不变的基础上不同空气腔的长度对马赫-曾德尔干 涉仪的影响，对应变传感器干涉条纹的波谷波长与应变的关系进行了仿真。探究了不 同波长处的应变灵敏度。
3. 研究方法与步骤
本文设计了一种基于封闭纺锤型空气腔的三明治结构全光纤马赫－曾德尔干涉仪，并研究了其应变特性。建立了超紧凑马赫－曾德尔干涉仪模型，基于ＦＤＴＤ算法对干涉仪输出的干涉条纹以及各部分的电场分布进行了仿真，得到了干涉仪受轴向应变时干涉条纹波谷波长漂移与应变的关系，为设计制作超紧凑全光纤马赫－曾德尔应变传感器提供了理论依据。超紧凑在线型马赫－曾德尔制作工艺简单，只需要切割、熔接和拉锥三步，并且超短干涉臂使其光传输损耗大大降低，并减小了弯曲带来的串扰，提高了系统的稳定性。
步骤：
4. 参考文献
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5. 工作计划
2022.2 下达任务书
2022.3 查阅相关资料，熟悉基本理论，完成英文翻译，完成开题报告
2022.4 熟悉模拟计算工具，完成模拟计算，得出模拟结果
