为什么叫“布拉格”光栅?

这个名字听起来很高端,它代表了什么物理发现?和普通光栅有区别吗?

“布拉格”这个名字并非源于地名,而是为了纪念物理学家威廉·劳伦斯·布拉格(William Lawrence Bragg)。

1. 物理发现与命名由来

“布拉格光栅”的核心物理原理是布拉格衍射(Bragg Diffraction)

1913年,布拉格父子(W.H. Bragg & W.L. Bragg)发现,当X射线照射到晶体时,由于晶体内部原子面呈周期性排列,在特定角度和波长下会产生相干加强,形成强烈的反射峰。这一发现让他们共同获得了1915年的诺贝尔物理学奖。

光纤光栅(FBG)中,我们通过紫外激光等手段在光纤纤芯内制造出周期性的折射率变化。这种周期性的结构就像晶体的原子面一样,能够反射特定波长的光,而让其他波长的光通过。为了致敬这一物理发现,这种器件被命名为光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating)

2. 与普通光栅的区别

虽然都叫“光栅”,但它们在结构和工作方式上有显著区别:

  • 结构形式: 普通光栅(如透射光栅或反射光栅)通常是宏观的、表面的刻线结构;而FBG是在光纤**内部(纤芯)**形成的微观折射率波动,属于体光栅。
  • 反射机制: 普通光栅通常将光色散到不同的角度(空间分光);而FBG是基于相位匹配条件进行波长选择,它只反射符合“布拉格波长”的特定颜色光,类似于一个极其精准的窄带滤光镜。
  • 应用场景: 普通光栅多用于分光光度计等光学仪器;FBG则因为封装在光纤内部,极易进行多点串联,广泛应用于航空航天、电力及土木工程的应变和温度传感。

3. DCYS 相关产品映射

在 OFSCN® 的产品线中,我们利用布拉格原理制造了多种高性能传感器。例如,通过控制光栅的周期,我们可以制作出极高精度的温度传感器:

产品示意图:

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OFSCN® 光纤光栅传感器产品中心