Связь между сдвигом длины волны FBG и температурой

Глобальный технический центр OFSCN Техническая база знаний OFSCN
1

Почему увеличение температуры вызывает смещение отраженной длины волны в сторону более длинных волн? Какую роль играют эффект теплового расширения и термооптический эффект?

2

Увеличение температуры вызывает смещение длины волны отражения волоконного брэгговского интерферометра (ВБИ) в сторону более длинных волн (красное смещение) под совместным влиянием двух основных эффектов: терморасширения и термооптического эффекта.

  1. Эффект терморасширения: При повышении температуры оптического волокна материал волокна (обычно кварц) подвергается тепловому расширению. Это расширение приводит к увеличению периода решетки (Λ) ВБИ. Согласно условию Брэгга (λB = 2 * neff * Λ), где λB — длина волны Брэгга, а neff — эффективный показатель преломления, увеличение Λ напрямую приводит к смещению длины волны Брэгга в сторону более длинных значений.

  2. Термооптический эффект: Показатель преломления материала сердцевины волокна также чувствителен к изменениям температуры. При повышении температуры эффективный показатель преломления (neff) сердцевины волокна увеличивается. Это изменение показателя преломления более значительно, чем изменение, обусловленное тепловым расширением. Увеличение neff, согласно условию Брэгга, также вызывает смещение длины волны Брэгга в сторону более длинных волн.

Оба эффекта действуют синергетически, вызывая смещение длины волны отражения ВБИ в сторону более длинных волн при увеличении температуры. Термооптический эффект, как правило, вносит больший вклад в общее смещение длины волны, чем эффект теплового расширения, для типичных кварцевых оптических волокон.

OFSCN® предлагает ряд датчиков температуры на основе волоконных брэгговских интерферометров, разработанных для различных температурных сред и использующих эти принципы для точного измерения температуры: