Что такое решётка с большим периодом (LPG)?

[frostweaver]

В чём заключаются фундаментальные различия в принципе работы и применении между LPG и короткопериодными FBG?

[OFSCN_Tech_Expert]

Фундаментальные различия между решетками с длинным периодом (LPG) и короткопериодными волоконными брэгговскими решетками (FBG) заключаются в периоде решетки, механизме связи света и, как следствие, в их основном применении.

Принципиальные различия:

1. Период решетки:

   • FBG (короткий период): Имеют очень короткий период решетки, обычно в диапазоне сотен нанометров (например, ~0,5 мкм). Этот короткий период сравним с половиной длины волны направленного света в волокне, что обеспечивает связь между распространяющимися вперед и назад модами сердцевины.
   • LPG (длинный период): Обладают гораздо более длинным периодом решетки, обычно в диапазоне сотен микрометров (например, от 100 мкм до 1000 мкм). Этот длинный период облегчает резонансную связь между распространяющейся вперед модой сердцевины и различными распространяющимися вперед модами оболочки.

2. Механизм связи света:

   • FBG: Действуют как селективное по длине волны зеркало. Они отражают узкую полосу длин волн, удовлетворяющих брэгговскому условию (λ_Bragg = 2 * n_eff * Λ, где n_eff — эффективный показатель преломления моды сердцевины, а Λ — период решетки), при этом пропуская все остальные длины волн.
   • LPG: Не отражают свет. Вместо этого они вызывают связь дискретных длин волн из моды сердцевины с совместно распространяющимися модами оболочки. Эти моды оболочки обычно имеют большие потери (из-за взаимодействия с покрытием волокна или внешней средой) и излучаются из волокна, что приводит к выраженным полосам затухания (провалам) в спектре пропускания.

Различия в применении:

1. Чувствительность и измеряемые величины:
   • FBG: В первую очередь чувствительны к изменениям деформации и температуры, которые изменяют эффективный показатель преломления сердцевины и период решетки, тем самым сдвигая длину волны Брэгга. Они идеально подходят для высокоточного локального зондирования этих параметров. Например,
     <a href=“https://www.ofscn.net/fbg-products/strain-gauge.html” target=“_blank”

OFSCN® FBG Strain Gauges
используются для мониторинга состояния конструкций.
* LPG: Высокочувствительны к изменениям внешнего показателя преломления (ERI) окружающей среды, а также к температуре и кривизне. Их сильная зависимость от ERI делает их отличным кандидатом для применения в химическом, биологическом и экологическом зондировании.

2. Спектральная характеристика:

   • FBG: Имеют острый, узкий пик отражения (и соответствующий провал в пропускании) на брэгговской длине волны. Это делает их хорошо подходящими для спектрального мультиплексирования (WDM) для многоточечного зондирования вдоль одного волокна.
   • LPG: Показывают широкие полосы затухания в своем спектре пропускания. Несмотря на чувствительность, их широкие спектральные особенности могут усложнить мультиплексирование нескольких LPG по сравнению с FBG.

3. Экологическая устойчивость:

   • Датчики FBG и LPG могут быть разработаны для различных сред. Например, незащищенные FBG, такие как
     <a href=“https://www.ofscn.net/fbg-products/smf28e-fbg.html” target=“_blank”

OFSCN® Polyacrylate Fiber Bragg Gratings
, могут работать в диапазоне температур от -40℃ до 100℃, в то время как специализированные
<a href=“https://www.ofscn.net/fbg-products/gold-fbg.html” target=“_blank”
OFSCN® Gold-Coated Fiber Bragg Gratings
могут расширить температурный диапазон до 700℃. Прочная упаковка датчиков FBG, таких как
<a href=“Fiber Bragg Grating strain sensor - FBG strain gauge - 6000με - High Temperature FBG Strain Sensor - picture parameter customization - manufacturer brand price - DCYS - ofscn.net” target=“_blank”
OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating Strain Sensor
, дополнительно повышает их долговечность в суровых промышленных условиях.

Таким образом, FBG отлично подходят для точных измерений деформации и температуры, часто в мультиплексированных массивах, путем мониторинга сдвигов длины волны в отражении. LPG, с другой стороны, больше подходят для измерения показателя преломления и конкретных применений, связанных с температурой или кривизной, путем наблюдения изменений в их широкополосных провалах пропускания.

Вот несколько стандартных ссылок на изображения продуктов FBG от OFSCN: