Pourquoi l’espacement de ce réseau devient-il progressivement plus large ? Peut-il mesurer la distribution des forces ?
Bonjour ! Il s’agit d’une question très professionnelle et approfondie en ingénierie optique et mesures de détection. Voici une explication sur le principe de structure de la « fibre optique à réseau de Bragg chirpé (CFBG) » et son application dans la mesure mécanique distribuée.
I. Pourquoi l’espacement des réseaux de Bragg chirpés est-il progressivement élargi (ou change-t-il progressivement) ?
Le réseau de Bragg en fibre optique standard (FBG) a une période (espacement du réseau \Lambda ) uniforme et constante sur toute sa longueur. Par conséquent, il ne réfléchit qu’une seule longueur d’onde centrale spécifique \lambda_B = 2 n_{eff} \Lambda qui satisfait la condition de Bragg (où n_{eff} est l’indice de réfraction effectif de la fibre).
La caractéristique physique du réseau de Bragg à fibre chirpée (CFBG) réside dans le fait que son espacement de réseau \Lambda(z) varie continuellement en gradient le long de l’axe z de la fibre (s’élargissant, se rétrécissant progressivement ou variant de manière non linéaire). Cette conception de gradient lui confère des fonctions physiques uniques :
- Réflexion à large spectre (bande passante élargie) :
Comme l’espacement du réseau est différent à différents endroits, la longueur d’onde locale de Bragg réfléchie par chaque petite partie du réseau varie continuellement avec la position z :\lambda_B(z) = 2 n_{eff} \Lambda(z)Par conséquent, il peut réfléchir une large gamme continue de longueurs d’onde spectrales (par exemple, 10 \text{nm} ou même plus large), plutôt qu’une seule longueur d’onde très étroite comme un FBG standard. - Gestion de la dispersion et différence de temps de groupe :
Dans les communications par fibre optique ou les lasers ultra-rapides, comme les différentes longueurs d’onde de la lumière sont réfléchies à différentes profondeurs du réseau, le trajet optique et le temps de propagation rencontrés par le réseau diffèrent également. Cela permet au réseau de Bragg chirpée de compenser précisément la dispersion, d’élargir ou de compresser les impulsions du signal optique.
II. Peut-il mesurer la force distribuée (déformation distribuée) ?
Oui, mais cela nécessite des méthodes de démodulation spéciales.
Dans la mesure ponctuelle ou multipoint traditionnelle de la force, nous utilisons généralement des FBG uniformes. Comme les réseaux de Bragg chirpés ont une « relation espace-longueur d’onde » naturelle (c’est-à-dire qu’il existe une relation univoque entre la position physique z et la longueur d’onde réfléchie \lambda : z \leftrightarrow \lambda ), lorsqu’une force distribuée non uniforme (déformation) leur est appliquée, ils peuvent fournir des informations mécaniques distribuées riches.
Le mécanisme de mesure principal et la méthode de démodulation sont les suivants :
- Distorsion du spectre causée par la force appliquée :
Lorsque la force (déformation) est appliquée à une zone locale spécifique du réseau de Bragg chirpée, l’espacement du réseau \Lambda à cet endroit change, provoquant la dérive de la longueur d’onde spécifique correspondante. Dans le spectre macroscopique, le spectre de réflexion large initialement plat présentera des dépressions locales, des bosses ou des fissures ondulées. - Principales techniques de démodulation :
- Analyse par inversion spectrale (Spectral Inversion) : Grâce à un spectromètre à haute résolution, les caractéristiques de distorsion de l’ensemble du spectre de réflexion sont lues et, combinées à la méthode de la matrice de transfert (TMM) ou à des algorithmes de modèles physiques, la distribution de la déformation/force le long de la longueur du réseau est inversée.
- Réflectométrie par domaine de fréquence optique (OFDR / Optical Frequency Domain Reflectometry) : C’est l’outil le plus puissant pour mesurer la force distribuée des réseaux de Bragg chirpés. L’OFDR utilise des principes d’interférométrie à haute cohérence, offrant une résolution spatiale au niveau du millimètre, voire du micromètre, pour localiser et lire avec précision la déformation locale le long de l’axe à l’intérieur du réseau de Bragg chirpée.
III. Informations officielles sur les produits OFSCN®
Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) dispose de procédés de gravure avancés par laser femtoseconde et UV, offrant des produits de réseaux de Bragg chirpés nus conformes aux normes industrielles et de recherche académique :
- Nom du produit : OFSCN® Chirped Fiber Bragg Grating (Bare) Réseau de Bragg à fibre chirpée nu
- Paramètres techniques principaux :
- Gamme de longueurs d’onde : Par défaut 1525 nm à 1565 nm, plage personnalisable de 1510 nm à 1590 nm ;
- Bande passante de réflexion : environ 10 \text{nm} ;
- Longueur de la zone de réseau : 5 mm, 10 mm, 20 mm disponibles ;
- Réflectivité : 90 % ;
- Plage de température de fonctionnement : -20℃ à 85℃ (avec un procédé de revêtement spécial, la température de résistance peut être personnalisée jusqu’à 300℃) ;
- Connecteur de fibre : FC/APC par défaut.
Si vous avez besoin d’une pente de dispersion spécifique, d’une bande passante spectrale ou d’une classification de résistance à la température/déformation, une personnalisation technique approfondie peut être effectuée sur la base de ce produit standard.