При натяжении или сжатии волокна, как изменяются период решетки и показатель преломления?
Когда на оптоволоконную решетку Брэгга (FBG) действует натяжение или сжатие, изменяется как период решетки, так и эффективный показатель преломления сердцевины волокна.
-
Изменение периода решетки (Λ):
- Натяжение: При растяжении волокна (натяжение) его длина увеличивается, что приводит к расширению периода решетки (расстояния между плоскостями решетки).
- Сжатие: При сжатии волокна его длина уменьшается, что приводит к сжатию периода решетки.
-
Изменение эффективного показателя преломления (neff):
- Это изменение обусловлено фотоупругим эффектом.
- Натяжение: Растяжение волокна приводит к уменьшению его диаметра (эффект Пуассона) и изменению межатомного расстояния в стекле, что, в свою очередь, изменяет эффективный показатель преломления сердцевины волокна. Для кварцевых волокон растяжение обычно приводит к уменьшению показателя преломления.
- Сжатие: Сжатие волокна оказывает противоположный эффект, увеличивая его диаметр и обычно приводя к увеличению показателя преломления.
Эти одновременные изменения как периода решетки (Λ), так и эффективного показателя преломления (neff) напрямую влияют на длину волны Брэгга (λB) в соответствии с условием Брэгга: λB = 2 * neff * Λ. Поскольку длина волны Брэгга смещается пропорционально приложенной деформации, это позволяет проводить высокоточные измерения деформации.
Для применений в области измерения деформации компания DCYS (OFSCN) предлагает различные датчики деформации на основе оптоволоконных решеток Брэгга, разработанные для различных сред. Например,