这张图片展示了非平衡马赫-曾德尔干涉仪 (Unbalanced Mach-Zehnder Interferometer, MZI) 的原理及其光谱特性。
左侧部分：非平衡马赫-曾德尔干涉仪的工作原理
输入光强：
输入光的强度定义为 Iin=∣Ein∣2I_{\text{in}} = |E_{\text{in}}|^2Iin=∣Ein∣2。
光波的分解：
输入光 EinE_{\text{in}}Ein 经过分束器后，分为两部分：
E1=Ein2E_1 = \frac{E_{\text{in}}}{\sqrt{2}}E1=2Ein
E2=Ein2E_2 = \frac{E_{\text{in}}}{\sqrt{2}}E2=2Ein
两束光分别进入干涉仪的两个臂 L1L_1L1 和 L2L_2L2。
传播过程：
在 L1L_1L1 臂中：
E1=Ein2eiβL1−α2L1E_1 = \frac{E_{\text{in}}}{\sqrt{2}} e^{i \beta L_1 - \frac{\alpha}{2} L_1}E1=2EineiβL1−2αL1
在 L2L_2L2 臂中：
E2=Ein2eiβL2−α2L2E_2 = \frac{E_{\text{in}}}{\sqrt{2}} e^{i \beta L_2 - \frac{\alpha}{2} L_2}E2=2EineiβL2−2αL2
参数说明：
α\alphaα：损耗系数，单位为 1/Length1/\text{Length}1/Length
β=2πλn\beta = \frac{2\pi}{\lambda} nβ=λ2πn：传播常数，取决于波长 λ\lambdaλ 和折射率 nnn。
输出光场：
干涉仪的输出光场为：
Eout=E1+E22E_{\text{out}} = \frac{E_1 + E_2}{\sqrt{2}}Eout=2E1+E2
输出光强：
输出光的强度为：
Iout=∣Eout∣2I_{\text{out}} = \left| E_{\text{out}} \right|^2Iout=∣Eout∣2
若忽略损耗，且两个臂的波导相同，则：
Iout=Iin2[1+cos(βΔL)]I_{\text{out}} = \frac{I_{\text{in}}}{2} \left[ 1 + \cos(\beta \Delta L) \right]Iout=2Iin[1+cos(βΔL)]
其中，ΔL=L2−L1\Delta L = L_2 - L_1ΔL=L2−L1 是两臂的光程差。
右侧部分：光谱特性
图中右侧展示了两种不同臂长差 ΔL\Delta LΔL 下的光谱透射曲线：
左图（ΔL=25μm\Delta L = 25\mu mΔL=25μm）：
波长范围：1500 nm 到 1600 nm。
光谱周期较长，干涉条纹间隔较大。
右图（ΔL=50μm\Delta L = 50\mu mΔL=50μm）：
波长范围相同。
由于臂长差增加，干涉条纹的周期变短，条纹间隔更密集。
这反映了干涉仪光谱特性的依赖关系：臂长差越大，光谱干涉的周期越短。
总结
这张图片从理论公式和实验光谱两方面展示了非平衡马赫-曾德尔干涉仪的特性：
公式部分描述了光场和光强的计算过程，以及干涉条纹形成的原因。
光谱部分通过改变臂长差展示了干涉条纹的变化规律，说明了干涉仪在波长选择和光谱滤波中的应用。