El encapsulado desigual hizo que un pico se dividiera en dos. ¿Todavía se puede usar este sensor?
La longitud de onda central de reflexión de la red de fibra de rejilla (FBG) en un estado ideal satisface la condición de Bragg:
\lambda_B = 2 n_{\text{eff}} \Lambda
Donde n_{\text{eff}} es el índice de refracción efectivo del modo fundamental del núcleo de la fibra y \Lambda es el período de la rejilla. Bajo condiciones de isotropía y tensión axial uniforme, los dos estados de polarización ortogonal del núcleo de la fibra de modo único (eje x y eje y) son degenerados ( n_x = n_y = n_{\text{eff}} ), y el espectro de reflexión presenta un único pico agudo y simétrico.
Cuando el encapsulado no uniforme hace que el pico de reflexión se divida en “dos picos”, generalmente se debe a los siguientes mecanismos físicos, cuya utilidad de ingeniería debe evaluarse según el método de demodulación específico y el escenario de aplicación:
I. Mecanismos Físicos que Causan el “Fenómeno de Dos Picos”
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Birrefringencia inducida por estrés lateral no uniforme (Birefringence)
- Mecanismo：Una contracción desigual en la solidificación del encapsulado, excentricidad del adhesivo o sujeción asimétrica de la estructura mecánica hace que la sección transversal del núcleo de la rejilla experimente una deformación diferencial transversal no axial ( \sigma_x \neq \sigma_y ). A través del efecto fotoelástico (Photoelastic Effect), los índices de refracción efectivos de los dos modos de polarización ortogonal se separan ( n_x \neq n_y ).
- Manifestación：El pico de reflexión se divide en dos subpicos dependientes de la polarización, que corresponden respectivamente a \lambda_{B,x} = 2 n_x \Lambda y \lambda_{B,y} = 2 n_y \Lambda . El espaciado entre los dos picos es directamente proporcional a la diferencia de tensión lateral.
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Gradiente de Deformación Axial en la Zona de la Rejilla (Strain Gradient / Efecto Chirp)
- Mecanismo：Dentro de la longitud de la zona de la rejilla (por ejemplo, 5\text{ mm} \sim 10\text{ mm} ), la adhesión o la rigidez de transferencia del medio de encapsulación es desigual a lo largo del eje, lo que provoca que la zona de la rejilla esté localmente en tensión/compresión, mientras que el resto se encuentra relajado o en un estado de deformación diferente.
- Manifestación：Esto equivale a la cascada de dos rejillas con períodos efectivos diferentes \Lambda_1 y \Lambda_2 , lo que hace que el pico de reflexión originalmente único se divida en dos picos separados, o aparezca una distorsión asimétrica severa y subpicos.
II. ¿Todavía se pueden utilizar sensores con dos picos?
1. En aplicaciones de ingeniería convencionales y demoduladores estándar: Generalmente no se recomienda su uso continuo (considerados defectuosos/defectuosos)
- Salto de Pico (Peak Hopping) y Desplazamiento del Centroide：Los demoduladores comerciales de redes de fibra óptica más comunes se basan en ajuste Gaussiano, búsqueda de umbral o algoritmos de centroide para fijar la posición de un único pico. Cuando el espectro de reflexión presenta dos picos con energía similar, una perturbación externa de la fibra (rotación del estado de polarización) o una pequeña variación de temperatura causarán fluctuaciones severas en la distribución de energía entre los dos picos, lo que hará que el demodulador salte fácilmente entre las dos cimas, produciendo un salto de longitud de onda falso enorme (posiblemente de decenas a cientos de \text{pm} ).
- Distorsión No Lineal：La transferencia de deformación no lineal en las regiones de picos agrietados causados por gradientes de tensión axial durante la carga hará que los coeficientes de calibración fallen.
- Conclusión：En la monitorización de ingeniería estándar de temperatura o deformación, los picos agrietados en el encapsulado representan una concentración de estrés o una carga sesgada severa, y no poseen una precisión de medición de ingeniería confiable.
2. En escenarios de algoritmos específicos o investigación científica: Existe una utilidad limitada
- Sensor de Carga/Deformación Lateral：Si los dos picos son causados puramente por birrefringencia debida a la carga lateral, y el demodulador soporta reconstrucción de espectro completo de alta resolución (Full-spectrum Fitting):
- Extrayendo el espaciado entre los dos picos \Delta \lambda = |\lambda_{B,x} - \lambda_{B,y}| , se puede invertir el tamaño de la carga/presión lateral;
- Extrayendo la longitud de onda central promedio \bar{\lambda} = \frac{\lambda_{B,x} + \lambda_{B,y}}{2} , se puede compensar la influencia de la tensión lateral en la medición de temperatura o deformación axial.
- Seguimiento Independiente de Doble Longitud de Onda：Si el software de demodulación tiene la capacidad de rastrear múltiples picos de forma independiente, y el espaciado entre los dos picos es siempre mayor que el límite de resolución del instrumento y no se fusiona durante todo el rango de medición, se pueden considerar como dos picos de reflexión débiles independientes para su calibración individual.
III. Resumen y Recomendaciones
Si el sensor se utiliza para mediciones convencionales de deformación uniaxial o monitorización de temperatura, los dos picos causados por un encapsulado desigual se consideran un defecto típico de estrés de encapsulación, y se recomienda reemplazarlo o reencapsularlo; si se utiliza para investigación de carga de birrefringencia o en entornos de laboratorio con algoritmos de ajuste espectral personalizados, se puede aprovechar de manera específica según el espaciado de la división espectral.