Language
Country/Area
No result found
Знаете ли вы, какую ключевую роль волоконные брэгговские решетки играют в сенсорных технологиях?
Волоконная решетка Брэгга (ВБР) — это распределенный отражатель Брэгга, встроенный в короткие сегменты оптического волокна, который отражает определенные длины волн света и пропускает другие длины волн. Эта технология стала важной частью современных сенсорных технологий и широко используется в различных областях, таких как мониторинг состояния конструкций, измерение температуры и мониторинг давления.
Волоконные решетки Брэгга работают путем создания периодических изменений показателя преломления в сердцевине волокна для создания диэлектрических зеркал, зависящих от длины волны.
Чтобы понять историческую подоплеку волоконных решеток, мы можем проследить ее до 1978 года, когда исследователь Техасского технологического университета Кен Хилл впервые продемонстрировал решетки в оптических волокнах. Первоначально эти решетки изготавливались с использованием лазерных структур видимого света, но к 1989 году Джеральд Мельц и его команда разработали более гибкую технологию боковой голографической записи, которая могла освещать лазеры со стороны волокна для создания более сложных решетчатых структур.
Принцип работы волоконной решетки
Основной принцип волоконной решетки основан на отражении Френеля. Когда свет распространяется между средами с различным показателем преломления, он отражается и преломляется на границе раздела. Отраженная длина волны называется длиной волны Брэгга, которая связана с эффективным показателем преломления сердцевины волокна и периодом решетки.
Формула для длины волны Брэгга: λB = 2neΛ, где ne — эффективный показатель преломления сердцевины волокна, а Λ — период решетки.
Это свойство делает волоконные брэгговские решетки значительным преимуществом в сенсорных приложениях, поскольку они могут точно обнаруживать определенные изменения окружающей среды, такие как изменения температуры или механические деформации, посредством небольших изменений отраженных длин волн.
Типы волоконных решеток
Волоконные решетки можно разделить на несколько типов в зависимости от светочувствительного механизма, используемого при их изготовлении. Стандартные решетки являются наиболее распространенным типом и обычно могут использоваться как в гидрированных, так и в негидрированных оптических волокнах. Другие типы, такие как решетки типа II или регенерированные решетки, имеют свои специфические свойства и общие области применения.
Стандартные решетки, часто называемые стандартными решетками, обладают высокой отражательной способностью и могут стабильно работать в различных средах.
Благодаря различным технологиям производства можно изготовить различные волоконные решетки с разными характеристиками. Например, волоконные брэгговские решетки с «активационными» характеристиками могут обеспечить превосходный отклик на окружающую среду, что имеет большое практическое значение в сенсорных технологиях.
Применение волоконной брэгговской решетки в сенсорной технологии
Волоконные решетки широко используются в инженерных системах мониторинга состояния конструкций, датчиках газа и жидкостей, медицинском диагностическом оборудовании и других областях. Что касается структурного мониторинга, эти волоконные решетки можно использовать для контроля устойчивости мостов, туннелей и зданий, своевременно обнаруживая потенциальные проблемы путем измерения малейших деформаций и изменений напряжений.
С развитием технологий область применения волоконных решеток постоянно расширяется и играет ключевую роль в современных технологиях.
В медицине волоконные решетки можно использовать для точного измерения физиологических параметров, что помогает врачам лучше понимать и диагностировать состояние пациентов. Кроме того, использование этих волоконных решеток также может во многом способствовать развитию систем контроля безопасности и обеспечению эксплуатационной безопасности различных промышленных и коммунальных объектов.
Мало того, с развитием оптических технологий растет и спрос на волоконные решетки, что стимулирует постоянные инновации в соответствующих производственных технологиях и материалах. Поэтому перед нами может возникнуть вопрос: как в будущем развитии науки и техники волокнистые решетки будут продолжать влиять на прогресс и безопасность различных отраслей промышленности?
