회절 피크가 때때로 넓어지거나, 분할되거나, 사라지는 이유는 무엇입니까?
안녕하세요, frostweaver님.
묘사하신 스펙트럼 왜곡 현상 — FBG 반사 피크의 넓어짐, 분리 또는 사라짐 — 은 광섬유 브래그 격자(FBG)에 영향을 미치는 다양한 물리적 현상이나 문제를 나타내는 중요한 지표입니다. 숙련된 FBG 응용 엔지니어로서 이러한 관찰 결과 뒤에 숨겨진 일반적인 이유를 설명해 드릴 수 있습니다.
1. 반사 피크의 넓어짐:
이는 일반적으로 FBG가 길이 방향으로 균일하지 않은 변형 또는 온도 분포를 겪을 때 발생합니다. 격자의 다른 부분은 약간 다른 브래그 파장에서 빛을 반사하게 되어 전반적으로 넓어진 스펙트럼 응답을 유도합니다. 다른 원인으로는 섬유 내 고차 모드 결합이 있을 수 있지만, 표준 감지에서는 덜 일반적입니다. 일부 특수 응용 분야에서는 의도적으로 설계된 "처프드 FBG"도 넓어진 스펙트럼을 보입니다.
2. 반사 피크의 분리:
피크 분리는 종종 격자 위치의 광섬유에서 유발된 또는 내재된 복굴절을 나타냅니다. 이는 다음과 같은 경우에 발생합니다:
- 비대칭 응력: 섬유가 불균일한 횡방향 응력(예: 측면 하중)을 받으면 굴절률이 직교 편광 상태에 대해 달라집니다. 각 편광 상태는 약간 다른 격자 주기를 감지하여 두 개의 뚜렷한 반사 피크를 생성합니다.
- 내부 위상 이동: FBG 구조 자체 내부의 의도하지 않은 위상 이동 또는 강력한 국부적 섭동(변형/온도 기울기)은 효과적으로 두 개의 "하위 격자"를 생성하거나 상당한 위상 변화를 일으켜 피크 분리로 이어질 수 있습니다.
3. 반사 피크의 사라짐:
FBG 반사 피크의 사라짐은 몇 가지 중요한 요인 때문일 수 있습니다.
- 광섬유 파손: 가장 간단한 이유입니다. 광섬유가 FBG 내부 또는 근처에서 물리적으로 끊어지면 빛 경로가 차단되어 반사가 발생하지 않습니다.
- 격자 소멸(어닐링): FBG의 제조 또는 작동 한계를 초과하는 온도에 장시간 노출되면 격자 구조가 영구적으로 지워질 수 있습니다. 섬유 코어의 굴절률 변조를 생성하는 광감응성이 저하되어 격자가 사라질 수 있습니다. 표준 폴리아크릴레이트 코팅 FBG는 약 100°C로 제한됩니다.
OFSCN® 폴리이미드 광섬유 브래그 격자는 최대 300°C까지 견딜 수 있으며,
OFSCN® 금 도금 광섬유 브래그 격자는 최대 700°C까지 견딜 수 있어 고온 환경에 대한 솔루션을 제공합니다. - 변형 한계 초과: 섬유 또는 센서 패키지의 탄성 한계를 초과하는 과도한 변형은 격자를 영구적으로 변형시키거나 손상시켜 사라지게 하거나 브래그 파장을 인터로게이터의 감지 범위를 벗어나게 할 수 있습니다.
- 센서 탈착/고장: 패키징된 FBG 센서의 경우, 대상 구조물과의 탈착은 변형 전달 손실 또는 FBG 소자 자체의 기계적 손상으로 이어져 신호 손실을 초래할 수 있습니다.
고온 또는 까다로운 기계적 조건에서 견고한 성능이 요구되는 응용 분야의 경우 특수 패키징 및 광섬유 유형이 중요합니다. 예를 들어,
OFSCN® 합금 튜브 패키지 광섬유 브래그 격자 변형 센서는 접착제의 크리프 문제를 제거하기 위해 완전 금속 심리스 튜브 캡슐화로 설계되었으며 장기간의 고온 용접 응용 분야에 적합합니다.
다음은 합금 튜브 패키지 FBG 변형 센서의 예입니다.
웹사이트에서 더 자세한 기술 매개변수를 찾으실 수 있습니다.
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OFSCN® 합금 튜브 패키지 광섬유 브래그 격자 변형 센서
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OFSCN® 폴리이미드 광섬유 브래그 격자 / 광섬유 브래그 격자 스트링(베어)
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OFSCN® 금 도금 광섬유 브래그 격자 / 광섬유 브래그 격자 스트링(베어)