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光纖布拉格光柵的詳細介紹

光纖布拉格光柵

光纖布拉格光柵FBG于1978年問世，這種簡單的固有傳感元件，可利用硅光纖的紫外光敏性寫入光纖芯內，圖1描述了光纖光柵的基本原理。常見的FBG傳感器壓力開關通過量測布拉格波長的漂移實現對被量測的檢測，光柵布拉格波長 (λB)條件可以由式（1）表示：

光纖壓力傳感器的原理性研究

式中，∧—光柵周期；
n—折射率。

當寬譜光源入射到光纖中，光柵將反射其中以布拉格波長lB為中心波長的窄譜分量。在透射譜中，這一部分分量將消失，lB隨應力與溫度的漂移為 [2]：

光纖壓力傳感器的原理性研究（2）

其中，ε—外加應力；
Pi,j—光纖的光彈張量系數；
ν—泊松比；
α—光纖材質（如石英）的熱膨脹系數；
△F—溫度變化量。

上式中：光纖壓力傳感器的原理性研究

因子典型值為0.22。因此，可以推導出在常溫和常應力條件下的FBG應力和溫度響應條件如式下： 1pm的波長分辨率大致對應于1.3mm處0.1℃或1me的溫度和應力量測精度。

光纖光柵除了具備光纖壓力傳感器壓力壓力傳感器的全部優點之外，還擁有自定標和易于在同一根光纖內集成多個傳感器復用的特點。

光柵壓力傳感器可拓展的應用領域有許多，如將分布式光纖光柵壓力傳感器嵌入材質中形成智能材質，可對大型構件的載荷、應力、溫度和振動等參數進行實時**監測；光柵也可以代替其它類型結構的光纖壓力傳感器，用于化學、壓力和加速度傳感中。
長周期光柵是指周期大于100mm的光柵，也是繼FBG之后光纖光柵型壓力傳感器的另一個重要分支。由于量測利用包層膜耦合的原理，使其同時具備靈敏度優良和制作簡便的優勢。光纖光柵的其它分支還包括啁啾光柵、斜光柵等，它們也已付諸應用研究。

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