¿Por qué el espaciado de esta rejilla se amplía gradualmente? ¿Puede medir la fuerza distribuida?
¡Hola! Esta es una pregunta muy profesional y profunda sobre ingeniería óptica y medición de sensores. A continuación, le explicamos el principio estructural de la “Red de Fibra Bragg Chirped (CFBG)” y su aplicación en la medición de mecánica distribuida.
I. ¿Por qué el espaciado de una red chirped es gradualmente más ancho (o gradualmente variable)?
Una red de fibra estándar (FBG) tiene un período (espaciado de red \Lambda ) uniforme y constante en toda su región, por lo que solo refleja una única longitud de onda central específica \lambda_B = 2 n_{eff} \Lambda que satisface la condición de Bragg (donde n_{eff} es el índice de refracción efectivo de la fibra).
Por el contrario, la característica física de una red chirped (CFBG) reside en que su espaciado de red \Lambda(z) varía de forma continua y gradual a lo largo del eje de la fibra z (se ensancha, se estrecha o cambia de forma no lineal). Este diseño gradual le confiere funciones físicas únicas:
- Reflexión de espectro ancho (ancho de banda expandido):
Debido a que el espaciado de la red es diferente en distintas posiciones, la longitud de onda de Bragg local reflejada por cada pequeña sección de la red varía continuamente con la posición z :\lambda_B(z) = 2 n_{eff} \Lambda(z)Por lo tanto, puede reflejar un rango continuo de espectro más amplio (por ejemplo, 10 \text{nm} o incluso más) en lugar de reflejar una única longitud de onda muy estrecha como una FBG normal. - Gestión de dispersión y diferencia de retardo de grupo:
En comunicaciones ópticas o láseres ultrarrápidos, dado que diferentes longitudes de onda de luz se reflejan en diferentes profundidades dentro de la red, la trayectoria óptica y el retardo experimentado también son diferentes. Esto permite que las redes chirped realicen una compensación precisa de la dispersión, así como una expansión o compresión de pulsos de la señal óptica.
II. ¿Puede medir fuerzas distribuidas (deformación distribuida)?
Sí, pero requiere métodos de demodulación especiales.
En la medición tradicional de fuerza de punto único o multipunto, generalmente usamos FBGs uniformes. Sin embargo, debido a que las redes chirped poseen una “relación de mapeo espacio-longitud de onda” inherente (es decir, existe una relación uno a uno entre la posición física z y la longitud de onda reflejada \lambda : z \leftrightarrow \lambda ), pueden proporcionar información detallada sobre la mecánica distribuida cuando se les aplica una fuerza (deformación) no uniforme.
El mecanismo central de medición y el método de demodulación son los siguientes:
- Distorsión espectral causada por la fuerza:
Cuando se aplica una fuerza (deformación) a una región local específica de una red chirped, el espaciado de red \Lambda en esa área cambia, lo que provoca un desplazamiento de la longitud de onda correspondiente. En el espectro macroscópico, el espectro de banda ancha reflejado, que originalmente era plano, mostrará una depresión, una protuberancia o una fractura de forma de onda local. - Principales técnicas de demodulación:
- Método de Inversión Espectral (Spectral Inversion): Utilizando un espectrómetro de alta resolución, se leen las características de distorsión de todo el espectro de reflexión y, junto con el método de matriz de transmisión (TMM) o algoritmos de modelo físico, se invierte la distribución de deformación/fuerza a lo largo de la longitud de la red.
- Reflectometría de Dominio de Frecuencia Óptica (OFDR): Esta es la herramienta más potente para medir fuerzas distribuidas en redes chirped. OFDR utiliza el principio de interferencia de alta coherencia, que puede proporcionar una resolución espacial de nivel milimétrico o incluso micrométrico, lo que permite localizar y leer con precisión la deformación local a lo largo del eje dentro de cada pequeña sección de la red chirped.
III. Información oficial del producto relacionada con OFSCN®
Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) cuenta con tecnología avanzada de escritura de redes de femtosegundo y ultravioleta, y ofrece productos de red chirped desnudos que cumplen con los estándares industriales y de investigación académica:
- Nombre del producto:
OFSCN® Red de Fibra Bragg Chirped (Desnuda) - Parámetros técnicos principales:
- Rango de longitud de onda:
Predeterminado de 1525 nm a 1565 nm, rango personalizable de 1510 nm a 1590 nm; - Ancho de banda de reflexión:
Aproximadamente 10 \text{nm} ; - Longitud de la zona de red:
Opciones de 5 mm, 10 mm, 20 mm; - Reflectividad:
90% ; - Rango de temperatura de funcionamiento:
-20℃ a 85℃ (con un proceso de recubrimiento especial, la temperatura máxima personalizable puede llegar hasta 300℃); - Conector de fibra:
Predeterminado FC/APC.
- Rango de longitud de onda:
Si necesita diseñar una pendiente de dispersión específica, un ancho de banda espectral o un nivel de resistencia a la temperatura/deformación, se puede realizar una personalización de ingeniería profunda basada en este producto estándar.