Por que há um “buraco” no espectro quando visto do outro lado da grade?
Na análise técnica de Redes de Fibra Óptica de Bragg (FBG), o espectro medido na outra extremidade da rede é o Espectro de Transmissão, e os “buracos” que aparecem no espectro são comumente chamados de Depressões/Entalhes de Transmissão (Transmission Dip / Notch) em engenharia óptica.
Este fenômeno é um efeito físico determinado pela combinação da Reflexão de Bragg Coerente e da Lei de Conservação de Energia:
1. Princípio Físico: Reflexão de Bragg e Superposição Coerente
Uma Rede de Fibra Óptica de Bragg é uma microestrutura com modulação periódica do índice de refração fabricada dentro do núcleo de uma fibra monomodo. Quando a luz de amplo espectro é injetada na região da rede ao longo da fibra, reflexões de Fresnel são geradas em cada interface microscópica de modulação do índice de refração.
Quando o comprimento de onda da luz incidente satisfaz a condição de ressonância de Bragg:
\lambda_B = 2 n_{\text{eff}} \Lambda
(onde \lambda_B é o comprimento de onda central de Bragg, n_{\text{eff}} é o índice de refração efetivo do modo guiado do núcleo, e \Lambda é o período de modulação da rede)
A luz refletida das várias interfaces sofrerá uma superposição interferencial em fase completa, resultando em uma forte reflexão do pico de intensidade de luz de comprimento de onda de banda estreita específico \lambda_B na extremidade de entrada (exibindo um “pico” estreito na extremidade refletora).
2. Conservação de Energia: Perda de Energia na Extremidade de Transmissão
Ignorando as perdas intrínsecas mínimas de espalhamento e absorção de luz do material da fibra, a potência óptica que entra no sistema obedece à conservação de energia:
T(\lambda) + R(\lambda) \approx 1
(onde T(\lambda) é a transmissividade e R(\lambda) é a refletividade)
- Região de Comprimento de Onda Fora de Ressonância: A onda de luz não satisfaz a condição de Bragg, a refletividade é próxima de zero (R \approx 0), e a onda de luz atravessa a região da rede quase sem perdas (T \approx 1), apresentando uma linha de base plana.
- Região de Comprimento de Onda de Ressonância (\\lambda_B): A energia da luz é refletida coherentemente de volta na direção de incidência (R \to 1), levando a uma redução drástica na energia que continua a se propagar na direção original e atinge a outra extremidade da rede (T \to 0).
Portanto, em um espectrômetro óptico (OSA) em escala logarítmica (escala dB), a potência transmitida nessa posição de comprimento de onda cai drasticamente, formando uma “depressão” acentuada.
3. Caracterização de Engenharia das Depressões de Transmissão
A forma das depressões de transmissão reflete diretamente os parâmetros de desempenho centrais das redes de fibra óptica:
- Profundidade (Perda de Transmissão / Profundidade de Supressão): A atenuação na parte inferior da depressão de transmissão é determinada diretamente pela refletividade da rede.
- Por exemplo, se a refletividade da rede for de 90\%, a potência de luz transmitida cai para 10\% do valor inicial, e a profundidade da depressão é de aproximadamente 10\ \text{dB};
- Se a refletividade for de 99\% (rede de alta refletividade), a profundidade da depressão de transmissão pode chegar a 20\ \text{dB};
- Se a refletividade for de 99,9\%, a profundidade da depressão de transmissão pode chegar a 30\ \text{dB}.
- Largura (Largura de Banda de Filtragem): A largura total à meia altura (FWHM) da depressão de transmissão corresponde à largura de banda de 3dB da rede, que é principalmente determinada pelo comprimento da seção da rede (por exemplo, 2\ \text{mm} a 10\ \text{mm}) e pela profundidade da modulação do índice de refração (\\Delta n).
Séries de Produtos Relacionados
As redes de fibra óptica de Bragg de múltiplas categorias desenvolvidas pela Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. possuem qualidade de espectro de reflexão/transmissão rigorosamente controlada, cobrindo FBGs de ponto único e strings de redes de fibra óptica de múltiplos pontos (FBG Strings):
- OFSCN® Standard Femtosecond Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare): Redes gravadas ponto a ponto por femtossegundo, refletividade e largura de banda personalizáveis sob demanda, supressão de modo lateral padrão \ge 15\ \text{dB}.
- OFSCN® Polyimide Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare): Redes de fibra óptica de poliamida resistentes a altas temperaturas, faixa de comprimento de onda padrão de 1525\ \text{nm} \sim 1565\ \text{nm} (personalizável para 1510\ \text{nm} \sim 1590\ \text{nm}).
