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파이버 브래그 격자가 감지 기술에서 어떻게 핵심적인 역할을 하는지 알고 계셨나요?
파이버 브래그 격자(FBG)는 특정 파장의 빛을 반사하고 다른 파장은 전송할 수 있는 짧은 광섬유에 내장된 분산형 브래그 반사기입니다. 이 기술은 현대 감지 기술의 중요한 부분이 되었으며 구조물 건강 모니터링, 온도 측정, 압력 모니터링 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
파이버 브래그 격자는 광섬유 코어의 굴절률에 주기적인 변화를 만들어 파장에 맞는 유전체 거울을 생성함으로써 작동합니다.
광섬유 격자의 역사적 배경을 이해하려면 1978년으로 돌아가 볼 수 있는데, 당시 텍사스 공대 연구원인 켄 힐이 광섬유에서 처음으로 격자를 시연했습니다. 처음에는 이러한 격자는 가시광선 레이저 구조를 사용하여 만들어졌지만 1989년 제럴드 멜츠와 그의 팀은 레이저를 광섬유 측면에서 비출 수 있는 더욱 유연한 측면 홀로그램 쓰기 기술을 개발하여 더 복잡한 격자 구조를 만들 수 있었습니다.
파이버 브래그 격자의 작동 원리
파이버 브래그 격자의 기본 원리는 프레넬 반사에 기초합니다. 빛이 굴절률이 다른 매체 사이를 전파할 때 경계면에서 반사되고 굴절됩니다. 반사되는 파장은 브래그 파장이라고 하며, 이는 파이버 코어의 유효 굴절률과 회절 격자 주기와 관련이 있습니다.
브래그 파장의 공식은 λB = 2neΛ이고, 여기서 ne는 파이버 코어의 유효 굴절률이고 Λ는 회절격자의 주기입니다.
이러한 속성은 FBG가 반사 파장의 미세한 변화를 측정하여 온도 변화나 기계적 변형과 같은 특정 환경 변화를 정확하게 감지할 수 있기 때문에 감지 응용 분야에서 상당한 이점을 제공합니다.
파이버 브래그 격자의 종류
파이버 브래그 격자는 제작에 사용된 광감각 메커니즘에 따라 여러 유형으로 나눌 수 있습니다. 표준 회절격자는 가장 흔한 유형이며 일반적으로 수소화 광섬유와 비수소화 광섬유 모두에서 사용 가능합니다. II형 격자나 재생 격자 등 다른 유형은 각자의 특정 속성과 공통적인 적용 시나리오를 가지고 있습니다.
표준 격자는 종종 표준 격자라고 불리며, 반사율이 높고 다양한 환경에서 안정적으로 작동할 수 있습니다.
다양한 제조 기술을 통해 다양한 특성을 지닌 다양한 파이버 브래그 격자를 제작할 수 있습니다. 예를 들어, "활성화" 기능을 갖춘 파이버 브래그 격자는 탁월한 환경 반응을 제공할 수 있으며, 이는 감지 기술 분야에서 매우 실용적으로 가치가 있습니다.
감지 기술에 있어서 파이버 브래그 격자의 응용
파이버 브래그 격자는 엔지니어링 구조물 건강 모니터링, 가스 및 액체 센서, 의료 진단 장비 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. 구조적 모니터링 측면에서 이러한 파이버 브래그 격자는 교량, 터널, 건물의 안정성을 모니터링하고 미세한 변형과 응력 변화를 측정하여 잠재적인 문제를 적시에 감지하는 데 사용할 수 있습니다.
기술의 발전과 함께 파이버 브래그 격자의 응용 범위는 끊임없이 확장되고 있으며 현대 과학기술에서 핵심적인 역할을 하고 있습니다.
의학에서는 파이버 브래그 격자를 사용하여 생리학적 매개변수를 정확하게 측정하여 의사가 환자를 더 잘 이해하고 진단하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한, 이러한 광섬유 브래그 격자를 사용하면 다양한 산업 및 공공 시설의 안전한 운영을 보장하는 보안 모니터링 시스템의 개발을 크게 촉진할 수 있습니다.
뿐만 아니라, 광학 기술의 발전으로 파이버 브래그 격자에 대한 수요도 증가하고 있으며, 이로 인해 관련 제조 기술 및 재료의 지속적인 혁신이 촉진되었습니다. 따라서 우리는 다음과 같은 의문에 직면하게 될 수 있습니다. 미래의 기술 발전에서 파이버 브래그 격자는 다양한 산업의 진보와 보안에 어떤 영향을 계속 미칠까요?
