Почему оптические свойства света изменяются внутри волокна при механическом давлении или сжатии?
Изменение оптических свойств волокна под действием механического давления или сжатия в основном связано с физическим явлением, называемым стресс-двулучепреломлением.
1. Физический механизм: фотоупругий эффект
Когда на оптическое волокно (обычно изготовленное из кварца) оказывается механическое давление или поперечное сжатие, нарушается изотропная природа стекла. Это явление известно как фотоупругий эффект.
В невозмущенном волокне свет распространяется с одинаковой скоростью независимо от его поляризации. Однако, когда вы сжимаете волокно:
- Изменение показателя преломления: Механическое напряжение изменяет плотность и электронную структуру стекла вдоль оси давления.
- Анизотропия: Это создает две различные главные оси (быструю и медленную оси) с разными показателями преломления.
- Сдвиг фазы: Компоненты света, поляризованные параллельно давлению, распространяются с другой скоростью, чем те, которые поляризованы перпендикулярно ему.
2. Влияние на волоконные брэгговские решетки (ВБР)
Для датчиков ВБР этот эффект имеет большое значение. Если стандартная ВБР подвергается неравномерному поперечному давлению:
- Расщепление пика: Один пик отражения может расщепиться на два отдельных пика. Это происходит потому, что ВБР теперь «видит» два разных оптических пути из-за индуцированного двулучепреломления.
- Искажение сигнала: Это может привести к ошибкам измерения, если система датчиков не разработана для обработки сдвигов поляризованного света.
3. Технические решения DCYS (OFSCN)
В Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) мы учитываем эти изменения оптических свойств в наших конструкциях датчиков. Для смягчения или использования этих эффектов мы предлагаем специализированные продукты:
- Датчики ВБР с сохранением поляризации (PM): Они разработаны с преднамеренным внутренним напряжением (с использованием структур PANDA или Bow-tie) для поддержания стабильного состояния поляризации, что делает их менее восприимчивыми к внешнему случайному сжатию.
- Специализированные корпуса: Наша серия OFSCN® Capillary Seamless Steel Tube Series обеспечивает надежную механическую защиту. Бесшовная стальная трубка защищает волокно от прямого поперечного сжатия, гарантируя, что оптические свойства остаются стабильными даже в суровых промышленных условиях.
Сопутствующие товары:
Волоконный брэгговский датчик температуры OFSCN® 800°C (бесшовная стальная трубка)
Волоконный брэгговский датчик деформации OFSCN® в корпусе из сплава
Изображение продукта (пример защитного корпуса):
Для получения более подробных технических параметров о том, как наши датчики справляются с механическими нагрузками, вы можете изучить нашу базу знаний или перейти по ссылкам на продукты выше.