Language
Country/Area
No result found
您知道吗？光纤光栅如何在感测技术中发挥关键作用？
光纤光栅（Fiber Bragg Grating, FBG）是一种分布式布拉格反射器，构建于光纤的短段落中，能够反射特定波长的光并传输其他波长。这种技术已成为现代感测技术的重要组成部分，广泛应用于各种领域，例如结构健康监测、温度测量和压力监测等。
光纤光栅的工作原理在于通过在光纤核心中创建折射率的周期性变化，来生成波长特定的介电镜。
了解光纤光栅的历史背景，我们可以追溯到1978年，当时德克萨斯科技大学的研究人员肯·希尔（Ken Hill）首次展示了光纤中的光栅。最初，这些光栅是使用可见光激光器结构制作的，但到了1989年，杰拉尔德·梅尔兹（Gerald Meltz）及其团队则开发了一种更灵活的横向全息刻写技术，能够从光纤侧面照射激光，进而制作出更为复杂的光栅结构。
光纤光栅的工作原理
光纤光栅的基本原理基于弗涅耳反射，当光在不同折射率的介质之间传播时，会在界面反射和折射。反射波长称为布拉格波长，其与光纤核心的有效折射率及光栅周期相关。
布拉格波长的公式为 λB = 2neΛ，其中 ne 是光纤核心的有效折射率，Λ 是光栅的周期。
这一特性使得光纤光栅在感测应用方面具有显著优势，因为它们能精确地检测特定的环境变化，例如温度变化或机械变形，透过反射波长的微小变化进行测量。
光纤光栅的类型
根据其制作过程中所用的光敏机制不同，光纤光栅可以分为几种类型。如标准光栅是最常见的类型，通常无论在氢化还是非氢化的光纤中皆可使用。而其他类型如 II 类光栅或再生光栅则具有各自特定的性质以及常见应用场景。
标准光栅通常被称为标准光栅，具有很高的反射率，并且能在多种环境中稳定运作。
透过不同的制作技术，可以构建出各种具有不同特性的光纤光栅。例如，带有「启动」特征的光纤光栅能够提供优异的环境响应，这在感测技术中极具实用价值。
光纤光栅在感测技术中的应用
光纤光栅被广泛应用于工程结构健康监测、气体和液体的传感器、医疗诊断设备等领域。在结构监测方面，这些光纤光栅可以用于监控桥梁、隧道和建筑物的稳定性，通过测量微小的变形和应力变化，及时发现潜在问题。
随着技术的发展，光纤光栅的应用范围正不断拓展，并在现代科技中发挥关键作用。
在医疗方面，光纤光栅可用于提供精确的生理参数测量，帮助医生更好地了解和诊断病人情况。此外，这些光纤光栅的利用也极能促进安全监控系统的发展，保证各类工业和市政设施的运营安全。
不仅如此，随着光技术的进步，对光纤光栅的需求也在增长，这促使相关制造技术和材料不断创新。因此，我们可能面临一个问题：在未来的科技发展中，光纤光栅如何继续影响各个行业的进步与安全保障呢？
