Mal angenommen, man baut ein Interferometer mit Single-Mode-Glasfasern auf. Der eine Arm ist kurz, der andere Arm besteht aus einer 1km langen aufgewickelten Glasfaser. Die beiden Signale interferieren miteinander und die Intensität wird mit einer Fotodiode registriert.
Was passiert, wenn sich die Temperatur der Glasfaser ändert? Ich könnte mir mehrere Argumentationen vorstellen:
a) Die Länge der Glasfaser ändert sich, und damit ändert sich auch die Laufzeit. Folglich ändert sich die Intensität an der Fotodiode.
b) Wenn sich die Glasfaser erwärmt, dann ändert sich nicht nur deren Länge, sondern auch deren Brechungsindex. Die Effekte kompensieren sich, so dass sich die Intensität an der Fotodiode nicht ändert.
c) Oder kompensieren sich die Effekte nur teilweise?
Mir stellt sich da die Frage, ob da überhaupt noch was interferiert. Die Lichtleitung erfolgt ja über Totalreflexion im 3-dimensionalen Raum innerhalb der Glasfaser. Weder der Einspeisewinkel noch die vielen Reflexionswinkel innerhalb der Faser sind konstant. Der Einspeisewinkel schon alleine deshalb nicht, weil die Lichtquelle eine endliche Ausdehnung haben dürfte. Aus einem Lichtblitz wird so am Ende der Leitung ein "zäher Lichttropfen", der seine ursprüngliche Kohärenz (Voraussetzung für die Interferometrie) nach einem Kilometer in der Faser so ziemlich verloren haben dürfte. Ich kann mich natürlich auch täuschen. Dann bitte ich um sachliche Aufklärung.
die Kohärenzlänge des benutzten Lasers gilt doch aber immer, egal ob Singlemode oder Multimode. Nicht alle Laser schaffen viele Kilometer Weglängenunterschied.
Klar, der Laser muss eine hinreichend hohe Kohärenzlänge haben. Ob die Faser nun 1km lang ist oder nur 100m oder 10m soll erstmal egal sein. Meine Frage ist, ob die Laufzeit temperaturabhängig ist oder nicht.
Bei einer Singlemodefaser - wie schon geschrieben - gibts nur einen Lichtweg.
Wenn man allerdings keine polarisationserhaltende Faser (PMF) genommen hat, ändert sich auch die Polarisation mit jeglichem Gewackel und jeder Temperaturänderung, so daß man schon aus dem Grund mal mehr und mal weniger Interferenz sieht.
Was Du da beschreibst, nennt sich Dispersion. Die gibts auch in Singlemodefasern (dort aber keine Modendispersion, sondern nur Wellenlängendispersion), da der effektive Brechungsindex wellenlängenabhängig ist. In der Telekommunikation spielt das durchaus eine Rolle: Schickt man auf der einen Seite mit -zig GHz Takt Pulse rein (die dann, Fourier sei Dank, auch 50 GHz breit sind) kommen nach 100km nur noch verwaschene Haufen raus - oder genau betrachtet Chirps, je nach Material mit den hohen oder den tiefen Frequenzen zuerst. Zum Glück kann man das kompensieren, indem man Komponenten entgegengesetzter Dispersion dazwischensetzt, sodaß man den Puls wieder zusammenführt.
Für ein Interferometer dürfte das aber nebensächlich sein, denn wenn die Kohärenzlänge groß genug ist, daß der Laser über die Länge der Faser interferiert*, dann ist er auch schmalbandig genug, daß keine merkliche Wellenlängendispersion passiert.
*natürlich gibts auch bei Lasern mit kurzer Kohörenzlänge Interferenz, nur daß man sie nicht mehr sieht. Schickt man einen Laser mit 10MHz Linienbreite durch eine kilometerlange Faser und überlagert ihn dann wieder mit dem Original, gibts eben ein wurzel(2)*10MHz breites Rauschen auf dem Detektor, so misst man Linienbreiten. Auch das ist Interferenz, denn die ist ja nicht darüber definiert, daß man sie mit bloßem Auge erkennt.
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