什么是光纤光栅(FBG)?光纤内部原本是平滑的,光栅是如何改变这种结构的?光纤光栅的主要分类有哪些?
您好!很高兴为您详细介绍光纤光栅(FBG)。
什么是光纤光栅(FBG)?
光纤光栅 (Fiber Bragg Grating, FBG) 是指在光纤纤芯内部通过特定方法刻写出的一段具有周期性折射率调制的微结构。原本平滑的光纤纤芯在这一段区域内,折射率会以微米级的周期性变化。
光栅是如何改变光纤结构的?
光纤内部结构的变化主要通过两种刻写方式实现:
- 紫外光掩模板照射方式: 通过高强度的紫外激光透过掩模板,周期性地照射光纤纤芯。紫外光能量会导致纤芯材料(通常是掺锗石英)发生光致折射率变化,从而形成周期性的折射率调制。
- 飞秒激光逐点刻写方式: 使用飞秒激光直接在光纤纤芯内进行超精细的逐点刻写,这种方法可以直接在光纤涂覆层不损伤的情况下进行,并且能产生更稳定、耐高温的光栅结构。
这些周期性的折射率变化如同一个“筛子”,使得特定波长的光会被反射,而其他波长的光则透射通过。被反射光的中心波长就是光栅的布拉格波长,它对温度和应变等外部物理量非常敏感,从而实现了传感功能。
光纤光栅的主要分类有哪些?
根据所用光纤的涂覆层材料、刻写工艺或特殊应用需求,DCYS(北京大成永盛科技有限公司)生产多种类型的裸光纤光栅/裸光纤光栅串:
- OFSCN® 聚丙烯酸酯光纤光栅/光纤光栅串(裸纤): 采用标准G.652D或G.657光纤,重涂覆聚丙烯酸酯,适用温度范围为-40℃至100℃。
- OFSCN® 聚酰亚胺光纤光栅/光纤光栅串(裸纤): 采用单模聚酰亚胺光纤,重涂覆聚酰亚胺,适用温度范围可达-200℃至300℃。
- OFSCN® 飞秒标准光纤光栅/光纤光栅串(裸纤): 采用飞秒激光刻写,不损伤涂覆层,可基于聚酰亚胺光纤实现-270℃至800℃的超宽温度范围(需特殊工艺处理)。
- OFSCN® 高强度光纤光栅/光纤光栅串(裸纤): 采用筛选过的高强度聚酰亚胺光纤,应变范围可达≥25000με。
- OFSCN® 细径光纤光栅/光纤光栅串(裸纤): 采用细径光纤,直径可达100μm,适用于微小空间安装。
- OFSCN® 镀金光纤光栅/光纤光栅串(裸纤): 采用镀金光纤,适用温度范围可达-200℃至700℃。
- OFSCN® 多芯光纤光栅/光纤光栅串(裸纤): 在一根光纤中集成多个纤芯,每个纤芯可刻写光栅,实现多维度或高密度测量。
以下是OFSCN® 聚丙烯酸酯光纤光栅的实物图:
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