图1:光纤纤芯有效折射率的周期性调制

 

光纤布拉格光栅 (FBG) 是一种分布式布拉格反射器,构建在一小段光纤中,可以反射特定波长的光并透射所有其他波长。这是通过使光纤纤芯的折射率产生周期性变化来实现的,从而产生特定波长的介质镜。因此,光纤布拉格光栅可以用作内置光学滤波器来阻挡某些波长,可以用于传感应用,也可以用作特定波长的反射器。

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图2:当宽带光发射到带有光纤布拉格光栅的光纤中时,只有一种颜色的光会被反射,其他颜色的光则会在光纤中传输

 

2. 光纤布拉格光栅(FBG)主要应用

 

以下为光纤布拉格光栅作为光学传感器的实际应用例子:

全尺寸螺旋桨

自感应电机

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图3:每个叶片上粘贴了 67
个传感器,螺旋桨上的光纤
光栅总数为 335 个

图4:在转子上布置传感器

 

在上列应用中,FBG是多参数同时测量的重要手段:

 

3. 采用准分子器搭建光纤布拉格光栅(FBG)制造系统的例子

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图5:采用准分子器搭建光纤布拉格光栅(FBG)制造系统的结构

 

● 光敏光纤:当光纤纤芯暴露于图案化紫外光下时,其折射率可以进行调制

光纤的光致折射率变化的光敏性主要表现在244nm紫外光的错吸收峰附近,因此成栅光源都是紫外光。

● 准分子激光器:产生248nm的紫外光

大部分成栅方法是利用激光束的空间干涉条纹,所以成栅光源的空间相干性特别重要。目前,主要的成栅光源有准分子激光器。窄线宽准分子激光器、倍频Ar离子激光器、倍频染料激光器、倍频OPO激光器等,根据实验结果,窄线宽准分子激光器是目前用来制作光纤光栅最为适宜的光源。它可同时提供193nm(气体介质ArF)和248nm(气体介质KrF)两种有效的写入波长并有很高的单脉冲能量,可在光敏性较弱的光纤上写入光栅并实现光纤光栅在线制作。

● 平柱面透镜:用于将激光束聚焦到相位掩模版上

● 相位掩模版:创建干涉图样并将其印制到光敏光纤上

相位掩模版用于在暴露于紫外光束时产生干涉图案,从而引起光纤芯折射率的调制。

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图6:相位掩模版技术

 

参考Reference:

  1. 1. https://www.atl-laser.de/downloads/FBG.pdf
  2. 2. https://en.wikipedia.org/wiki/Fiber_Bragg_grating

 

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