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科普知識
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光柵傳感器

光纖光柵傳感器的研究與應用

發布日期:2022-10-09 點擊率:53

0 引言

  近年來。隨著光纖通信技術向著超高速、大容量通信系統的方向發展,以及逐步向全光網絡的演進.在光通信迅猛發展的帶動下,光纖光柵已成為發展最為迅速的光纖無光源器件之一。光纖在紫外光強激光照射下,利用光纖纖芯的光敏感特性.光纖的折射率將隨光強的空間分布發生相應的變化。這樣,在光纖軸向上就會形成周期性的折射率波動,即為光纖光柵。由于光纖光柵具有高靈敏度、低損耗、易制作、性能穩定可靠、易與系統及其它光纖器件連接等優點,因而在光通信、光纖傳感等領域得到了廣泛應用。為此。本文從光纖布拉格光柵、長周期光纖光柵等光纖光柵的原理出發,綜述了光纖布拉格光柵對溫度、應變同時測量技術的應用。

1 光纖傳感器的工作原理

  1.1 光纖光柵傳感器的結構

  光纖布拉格光柵FBG于1978年發明問世。它利用硅光纖的紫外光敏性寫入光纖芯內,從而在光纖上形成周期性的光柵,故稱為光纖光柵。圖l所示是其光纖光柵傳感器的典型結構。

  在圖1所示的光纖光柵傳感器結構中,光源為寬譜光源且有足夠大的功率,以保證光柵反射信號良好的信噪比。一般選用側面發光二極管ELED的原因是其耦合進單模光纖的光功率至少為50~100 μW。而當被測溫度或壓力加在光纖光柵上時。由光纖光柵反射回的光信號可通過3 dB光纖定向耦合器送到波長鑒別器或波長分析器,然后通過光探測器進行光電轉換,最后由計算機進行分析、儲存,并按用戶規定的格式在計算機上顯示出被測量的大小。

  光纖光柵除了具備光纖傳感器的全部優點外.還具有在一根光纖內集成多個傳感器復用的特點,并可實現多點測量功能。

  1.2 光纖布拉格光柵原理

  光纖布拉格光柵通常滿足布拉格條件

  式中,λB為Bragg波長,n為有效折射率,A為光柵周期。

  

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