LPG와 단주기 FBG의 원리와 적용 간의 근본적인 차이점은 무엇인가요?
고유 주기 격자(LPG)와 단주기 광 브래그 격자(FBG)의 근본적인 차이점은 격자 주기, 광 커플링 메커니즘, 그리고 그에 따른 주요 응용 분야에 있습니다.
원리적 차이점:
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격자 주기:
- FBG(단주기): 일반적으로 수백 나노미터(예: 약 0.5 µm) 범위의 매우 짧은 격자 주기를 갖습니다. 이 짧은 주기는 광섬유 내 안내 파장의 절반과 비교할 수 있어, 전방 전파 모드와 후방 전파 모드 간의 커플링을 가능하게 합니다.
- LPG(장주기): 일반적으로 수백 마이크로미터(예: 100 µm ~ 1000 µm) 범위의 훨씬 더 긴 격자 주기를 갖습니다. 이 긴 주기는 전방 전파 코어 모드와 다양한 전방 전파 클래딩 모드 간의 공진 커플링을 촉진합니다.
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광 커플링 메커니즘:
- FBG: 파장 선택적 거울 역할을 합니다. 브래그 조건(λ_Bragg = 2 * n_eff * Λ, 여기서 n_eff는 코어 모드의 유효 굴절률이고 Λ는 격자 주기)을 만족하는 좁은 대역의 파장을 반사하고 다른 모든 파장은 투과시킵니다.
- LPG: 빛을 반사하지 않습니다. 대신, 코어 모드의 불연속적인 파장을 함께 전파하는 클래딩 모드로 커플링시킵니다. 이 클래딩 모드는 일반적으로 손실이 크고(광섬유 코팅 또는 외부 환경과의 상호작용으로 인해) 광섬유에서 벗어나 방출되어, 투과 스펙트럼에서 뚜렷한 감쇠 대역(딥)을 형성합니다.
응용 분야별 차이점:
- 감도 및 측정량:
- FBG: 주로 변형 및 온도 변화에 민감하며, 이는 코어의 유효 굴절률과 격자 주기를 변경하여 브래그 파장을 이동시킵니다. 이러한 매개변수의 고정밀 국부적 점 감지에 이상적입니다. 예를 들어,
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OFSCN® FBG 스트레인 게이지는 구조 건강 모니터링에 사용됩니다.
* LPG: 주변 매체의 외부 굴절률(ERI), 온도 및 곡률 변화에 매우 민감합니다. ERI에 대한 강한 의존성으로 인해 화학, 생물학 및 환경 감지 응용 분야에 탁월한 후보입니다.
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스펙트럼 응답:
- FBG: 브래그 파장에서 날카롭고 좁은 반사 피크(그리고 해당되는 투과 딥)를 나타냅니다. 이는 단일 광섬유를 따라 다점 감지를 위한 파장 분할 다중화(WDM)에 적합합니다.
- LPG: 투과 스펙트럼에서 넓은 감쇠 대역을 보여줍니다. 민감하지만, 넓은 스펙트럼 특성으로 인해 FBG에 비해 여러 LPG를 다중화하는 것이 더 어려울 수 있습니다.
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환경 내구성:
- FBG 및 LPG 센서 모두 다양한 환경에 맞게 설계될 수 있습니다. 예를 들어,
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OFSCN® 폴리아크릴레이트 광 브래그 격자와 같은 일반 FBG는 -40℃ ~ 100℃에서 작동할 수 있으며, 특수
<a href=“https://www.ofscn.net/fbg-products/gold-fbg.html” target=“_blank”
OFSCN® 금 코팅 광 브래그 격자는 온도 범위를 최대 700℃까지 확장할 수 있습니다.
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OFSCN® 합금 튜브 패키지 광 브래그 격자 스트레인 센서와 같은 FBG 센서의 견고한 패키징은 거친 산업 환경에서의 내구성을 더욱 향상시킵니다.
요약하자면, FBG는 반사율의 파장 이동을 모니터링하여 정밀한 변형 및 온도 측정에, 종종 다중화된 배열로 사용하기에 탁월합니다. 반면 LPG는 투과 딥의 광대역 변화를 관찰하여 굴절률 감지 및 특정 온도 또는 곡률 응용 분야에 더 적합합니다.
OFSCN의 FBG 제품에 대한 표준 이미지 링크는 다음과 같습니다:
