Language
Country/Area
No result found
Bạn có biết mạng lưới sợi Bragg đóng vai trò quan trọng như thế nào trong công nghệ cảm biến không?
Mạng Bragg sợi quang (FBG) là một bộ phản xạ Bragg phân tán được tích hợp vào một đoạn ngắn của sợi quang có khả năng phản xạ ánh sáng có bước sóng cụ thể và truyền đi các bước sóng khác. Công nghệ này đã trở thành một phần quan trọng của công nghệ cảm biến hiện đại và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như giám sát tình trạng kết cấu, đo nhiệt độ và giám sát áp suất.
Mạng quang Bragg hoạt động bằng cách tạo ra các biến thể tuần hoàn trong chiết suất ở lõi sợi quang, tạo ra gương điện môi có bước sóng cụ thể.
Để hiểu được bối cảnh lịch sử của mạng lưới sợi quang, chúng ta có thể quay ngược trở lại năm 1978, khi Ken Hill, một nhà nghiên cứu tại Đại học Texas Tech, lần đầu tiên trình diễn mạng lưới trong sợi quang. Ban đầu, các mạng lưới này được tạo ra bằng cách sử dụng cấu trúc laser ánh sáng khả kiến, nhưng vào năm 1989, Gerald Meltz và nhóm của ông đã phát triển một kỹ thuật viết ảnh ba chiều linh hoạt hơn cho phép chiếu tia laser từ bên cạnh sợi, cho phép tạo ra các cấu trúc mạng lưới phức tạp hơn.
Nguyên lý hoạt động của Fiber Bragg Grating
Nguyên lý cơ bản của mạng Bragg sợi quang dựa trên phản xạ Fresnel. Khi ánh sáng truyền giữa các môi trường có chiết suất khác nhau, nó sẽ bị phản xạ và khúc xạ tại giao diện. Bước sóng phản xạ được gọi là bước sóng Bragg, liên quan đến chiết suất hiệu dụng của lõi sợi và chu kỳ mạng.
Công thức cho bước sóng Bragg là λB = 2neΛ, trong đó ne là chiết suất hiệu dụng của lõi sợi và Λ là chu kỳ của mạng.
Tính chất này mang lại cho FBG những lợi thế đáng kể trong các ứng dụng cảm biến vì chúng có thể phát hiện chính xác những thay đổi cụ thể về môi trường, chẳng hạn như biến đổi nhiệt độ hoặc biến dạng cơ học, bằng cách đo những thay đổi nhỏ trong bước sóng phản xạ.
Các loại lưới sợi Bragg
Mạng sợi Bragg có thể được chia thành nhiều loại, tùy thuộc vào cơ chế nhạy sáng được sử dụng trong quá trình chế tạo chúng. Lưới tiêu chuẩn là loại phổ biến nhất và thường có trong cả sợi quang hydro hóa và không hydro hóa. Các loại khác như loại II hoặc lưới tái sinh có các tính chất riêng và ứng dụng chung.
Lưới tiêu chuẩn thường được gọi là lưới tiêu chuẩn, có khả năng phản xạ cao và có thể hoạt động ổn định trong nhiều môi trường khác nhau.
Thông qua các kỹ thuật sản xuất khác nhau, có thể chế tạo được nhiều loại lưới sợi Bragg có đặc điểm khác nhau. Ví dụ, mạng lưới sợi Bragg có tính năng "kích hoạt" có thể cung cấp phản ứng môi trường tuyệt vời, có giá trị thực tế to lớn trong công nghệ cảm biến.
Ứng dụng của Fiber Bragg Grating trong công nghệ cảm biến
Mạng sợi Bragg được sử dụng rộng rãi trong giám sát sức khỏe kết cấu kỹ thuật, cảm biến khí và chất lỏng, thiết bị chẩn đoán y tế và các lĩnh vực khác. Về mặt giám sát kết cấu, các mạng lưới sợi Bragg này có thể được sử dụng để giám sát độ ổn định của cầu, đường hầm và tòa nhà, đồng thời phát hiện kịp thời các vấn đề tiềm ẩn bằng cách đo các biến dạng nhỏ và những thay đổi về ứng suất.
Với sự phát triển của công nghệ, phạm vi ứng dụng của lưới sợi Bragg không ngừng mở rộng và đóng vai trò quan trọng trong khoa học công nghệ hiện đại.
Trong y học, mạng lưới Fiber Bragg có thể được sử dụng để cung cấp các phép đo chính xác các thông số sinh lý, giúp bác sĩ hiểu rõ hơn và chẩn đoán bệnh nhân của mình. Ngoài ra, việc sử dụng lưới chắn sợi Bragg này cũng có thể thúc đẩy đáng kể sự phát triển của các hệ thống giám sát an ninh để đảm bảo hoạt động an toàn của nhiều cơ sở công nghiệp và đô thị.
Không chỉ vậy, với sự tiến bộ của công nghệ quang học, nhu cầu về lưới sợi Bragg cũng ngày càng tăng, thúc đẩy sự đổi mới liên tục trong công nghệ sản xuất và vật liệu liên quan. Do đó, chúng ta có thể phải đối mặt với một câu hỏi: Trong tương lai, với sự phát triển của công nghệ, lưới chắn sợi Bragg sẽ tiếp tục ảnh hưởng như thế nào đến tiến độ và an ninh của nhiều ngành công nghiệp khác nhau?
