FBG 如何感知“应变”？

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当光纤受到拉伸或压缩时，光栅周期和折射率如何变化？

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当光纤布拉格光栅（FBG）受到张力或压缩时，光栅周期和光纤芯的有效折射率都会发生变化。

  1. 光栅周期（Λ）变化：

    • 张力： 当光纤被拉伸（张力）时，其长度会增加，导致光栅周期（光栅平面之间的间隔）扩展。
    • 压缩： 当光纤被压缩时，其长度会减小，导致光栅周期收缩。

  2. 有效折射率（neff）变化：

    • 这种变化是由于光弹性效应引起的。
    • 张力： 拉伸光纤会导致其直径减小（泊松效应）并改变玻璃内的原子间距，从而改变光纤芯的有效折射率。对于石英光纤，拉伸通常会导致折射率降低。
    • 压缩： 压缩光纤会产生相反的效果，增加其直径，并通常导致折射率增加。

光栅周期（Λ）和有效折射率（neff）的同时变化会根据布拉格条件：λB = 2 * neff * Λ 直接影响布拉格波长（λB）。由于布拉格波长随外加应变呈比例移动，因此可以实现高精度的应变测量。

对于应变传感应用，DCYS（OFSCN）提供各种光纤布拉格光栅应变传感器，专为不同环境设计。例如，