光纤线列阵原理,光纤通信点对点原理图

首页 > 车主 > 作者:YD1662023-06-16 17:17:46

弱反射光纤光栅,简称弱栅,是指反射率低于0.1%,甚至0.01%的光栅。相较于传统强反射率光栅,一根光纤上往往只能复用几十个光栅,弱栅在单根光纤上可以复用成千上万个光栅,这进一步增加了单根光纤的复用光栅数量(传感容量),在传感领域具有较大的应用前景,近年来备受关注。昊衡科技对弱反射光纤光栅(WFBG)阵列作简单介绍。

1、光纤布拉格光栅(FBG)的概念

FBG基本原理是在光纤特定位置通过紫外光或飞秒激光照射光纤,使具有光敏性的光纤纤芯产生周期性的折射率分布,形成光栅敏感区。它对波长具有选择性,能够使特定波长的光反射,而使其他光透过,相当于一种窄带反射式滤波器。其反射的中心波长信号跟光栅周期和纤芯的有效折射率有关。

将FBG光栅区用作传感区,当其所处外界环境温度或应力变化,外力作用下会导致FBG的栅区长度或纤芯的有效折射率改变,而引起FBG特定中心波长的移动。通过光谱分析仪或波长解调技术对FBG波长变化进行检测,可实现待测物的应变或温度测量。

光纤线列阵原理,光纤通信点对点原理图(1)

图1. FBG结构及波长选择性

2、弱反射光纤光栅(WFBG)的概念

弱反射光纤光栅(WFBG)是一种低反射率的FBG,其反射率通常小于0.1%。弱反射光纤光栅阵列是在一根光纤上密集刻写成千上万WFBG,栅距(从中心到中心的间隔)可小到10mm,相邻两光栅的间隔可小到1mm。

光纤线列阵原理,光纤通信点对点原理图(2)

图2. 弱反射光纤光栅阵列示意图

目前成熟的弱反射光纤光栅阵列制备工艺是拉丝塔在线刻栅技术,它是在拉丝塔对光纤预制棒进行拉丝处理后,通过相位掩模板系统刻写WFBG,再利用涂覆装置进行光纤涂覆。相对于传统的FBG,WFBG还具有以下几项优势:

光纤线列阵原理,光纤通信点对点原理图(3)

图3. OFDR设备测量WFBG阵列

OFDR光频域反射仪(OSI-S高精度分布式光纤传感系统)为国产自研设备,由武汉昊衡科技有限公司生产发布,空间分辨率高达1mm,温度和应变测量精度最高可达±0.1℃和±1.0με。该系统采用常规单模光纤作传感器,兼容高密度弱反射光纤光栅阵列,在一根光纤上可同时测量成千上万传感点,广泛应用于短距离、高分辨、高精度温度和应变测量领域。

光纤线列阵原理,光纤通信点对点原理图(4)

高精度分布式光纤传感系统

弱反射光纤光栅阵列应用价值潜力巨大,后续在光纤传感领域会越来越受重视。

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