Co je Bragg Grating?

Braggova mřížka je krátký kus optického vlákna navržený pro filtrování světelných vlnových délek. Stejně jako rychlostní rány v tunelu zabírají malé rošty skleněné jádro vlákna, umístěné v intervalech až stovek najednou. Jsou navrženy tak, aby postupně odrážely určité části světelné vlny. Rošty rozptylují část vlny při jejím pohybu, což umožňuje jemné doladění vlastností vlnových přenosů pro četné účely.

Souhrnně tyto mříže stabilizují výstupy laserového paprsku a umožňují fungování multiplexerů s dělením vln. Tato zařízení oddělují světelné vlny pro zvýšení vlnových přenosů, které cestují současně přes vlákno. Další Braggovy mřížky pracují v optických senzorech, které měří teplotu a napětí.

Braggova vlnová délka se vztahuje k výpočtu interferenčního intervalu a úhlu dopadu světelného paprsku, který umožňuje efektivní rozložení mřížek. Je pojmenována po britském fyzikovi Siru William Lawrence Braggovi. Braggova mřížka je vytvořena pomocí ultrafialového (UV) laseru k popisu indexů lomu podél jádra vlákna.

Dva způsoby dosažení periodických nebo neperiodických variací lomu zahrnují interference a maskování. Fotocitlivost vlákna je v zásadě změněna expozicí, interferencí nebo maskováním UV světla. Tyto procesy mohou být automatizovány pro hromadnou výrobu vlákna s refrakčními mřížkovými periody.

Další aplikací mřížky Bragg v optických vláknech je použití senzorové technologie. Jeden typ senzoru z optických vláken detekuje vlastnosti materiálů procházejících mezerou v optické dráze. Senzory mohou také používat vlákno k vedení informací z jiných typů senzorů. Takové vlastnosti zahrnují intenzitu světla, fázi a polarizaci. Vlákno s Braggovou mřížkou neškodně odráží některé frekvence širokospektrálního světla a čistí cestu pouze pro požadované vlnové délky, které jsou analyzovány.

V senzorové technologii se Braggovy mřížkové principy používají i jinými způsoby. Senzory vybavené vláknovou Braggovou mřížkou mohou měřit teplotu a napětí. Změny teploty mohou změnit index lomu vlákna, který mění odrážené vlnové délky. Stupeň změny odpovídá hodnotám teploty, s výjimkou jiných podmínek, jako je napnutí nebo stlačení.

Kmen může být způsoben podobnými faktory, které způsobují změny teploty; měření napětí vyžaduje použití snímače napětí a teploty. Vlastnosti odražených vlnových délek ukazují na jakékoli změny indexu lomu. Odečítání teploty se jednoduše odečte od celkové změny a rozdíl se přičte napětí. Toto se označuje jako hodnota deformace kompenzovaná teplotou.

Optické senzory používající mřížku Bragg nahrazují běžné elektrické senzory s podobnými instalačními charakteristikami; měřidla se připevňují podobným způsobem pomocí šroubů, svarů, epoxidu a vložených umístění. Optické kanály však mohou pojmout desítky senzorů a poskytovat bezpečný a jasný přenos na velké vzdálenosti. Tyto senzory mohou tedy jít tam, kde selhávají konvenční senzory.

Použití mřížky Bragg umožňuje vlákno s vlastní vlnovou délkou a šířkou pásma. Poskytuje odrazivost nezbytnou pro přizpůsobení velkého množství aplikací a podmínek v terénu. Vláknové inovace znamenají mnoho vylepšení složitějších a nákladnějších konvenčních systémů.