什么是光纤光栅的“栅距”(Grating Period)?

栅距的大小是如何决定反射波长的?

您好,我是北京大成永盛科技有限公司(OFSCN)的售前工程师。针对您提到的光纤光栅(FBG)“栅距”(更准确的物理术语为周期 \Lambda)如何决定反射波长的问题,技术原理如下:

1. 物理原理:布拉格相干反射

光纤光栅本质上是在光纤芯径内形成的周期性折射率扰动。当宽谱光进入光栅区时,只有特定波长的光会在每个周期的扰动处产生相干反射,并最终叠加增强,形成反射峰。

这一物理过程遵循布拉格方程(Bragg Equation)

\lambda_B = 2 \cdot n_{eff} \cdot \Lambda

其中:

  • \lambda_B:布拉格中心波长(即反射波长)。
  • n_{eff}:光纤芯径的有效折射率。
  • \Lambda:栅距(周期),即相邻两个折射率变化单元之间的距离。

2. 栅距与波长的关系

从公式可以看出,反射波长 \lambda_B 与栅距 \Lambda正比关系:

  • 栅距越大,反射的波长越长(向长波方向移动,如红移)。
  • 栅距越小,反射的波长越短(向短波方向移动,如蓝移)。

在传感器应用中,当外界温度变化或发生机械应变时,光栅的物理长度会发生微小改变,从而改变了栅距 \Lambda,导致反射波长发生漂移。通过解调仪测量波长的位移量,即可精确计算出被测物理量。

3. DCYS (OFSCN®) 的产品实现

在大成永盛(OFSCN)的产品生产中,我们通过高精度掩模板或飞秒激光逐点刻写技术来精确控制栅距,从而定制客户所需的中心波长(通常在 1510nm 至 1590nm 之间)。

例如,我们的裸光栅产品:

标准产品示意图:

如果您需要了解特定波长下的栅距参数,或有具体的工况应用需求,欢迎进一步探讨。