Was ist Bragg Grating?
Ein Bragg-Gitter ist ein kurzes Stück Glasfaser, das zur Filterung von Lichtwellenlängen entwickelt wurde. Wie Geschwindigkeitsstöße in einem Tunnel nehmen kleine Gitter den Glaskern einer Faser ein, die in Abständen von bis zu Hunderten gleichzeitig angeordnet sind. Diese sind so ausgelegt, dass sie bestimmte Teile einer Lichtwelle inkrementell zurückreflektieren. Die Gitter zerstreuen Teile der Welle, während sie sich ausbreitet, was eine Feinabstimmung der Eigenschaften von Wellenübertragungen für zahlreiche Zwecke ermöglicht.
Zusammen stabilisieren diese Gitter die Laserstrahlausgangssignale und ermöglichen die Funktion von Wellenmultiplexern. Diese Vorrichtungen trennen Lichtwellen, um die Wellenübertragung zu erhöhen, die gleichzeitig durch die Faser läuft. Andere Bragg-Gitter arbeiten in faseroptischen Sensoren, die Temperatur und Dehnung messen.
Die Bragg-Wellenlänge bezieht sich auf die Berechnung der Interferenzperiode und des Einfallswinkels eines Lichtstrahls, wodurch Gitter effektiv beabstandet werden können. Es ist nach dem britischen Physiker Sir William Lawrence Bragg benannt. Ein Bragg-Gitter wird unter Verwendung eines Ultraviolett- (UV) -Lasers erzeugt, um Brechungsindizes entlang eines Faserkerns einzuschreiben.
Zwei Methoden zur Erzielung periodischer oder aperiodischer Brechungsänderungen umfassen Interferenz und Maskierung. Im Wesentlichen wird die Lichtempfindlichkeit einer Faser durch Belichtung, Interferenz oder Maskierung von UV-Licht verändert. Diese Prozesse können für die Massenproduktion von Fasern mit refraktiven Gitterperioden automatisiert werden.
Eine weitere Anwendung des Bragg-Gitters in optischen Fasern ist die Verwendung von Sensortechnologie. Ein Typ eines faseroptischen Sensors erfasst die Eigenschaften von Materialien, die durch eine Lücke im Strahlengang laufen. Sensoren können auch Fasern verwenden, um Informationen von anderen Sensortypen zu übertragen. Solche Eigenschaften umfassen Lichtintensität, Phase und Polarisation. Faser mit Bragg-Gitter reflektiert harmlos einige Frequenzen von Breitbandlicht und macht einen Weg frei für nur die gewünschten Wellenlängen, die analysiert werden sollen.
In der Sensorik werden Bragg-Gitterprinzipien auch auf andere Weise angewendet. Sensoren, die mit einem Faser-Bragg-Gitter ausgestattet sind, können Temperatur und Dehnung messen. Temperaturänderungen können den Brechungsindex einer Faser verändern, wodurch sich die reflektierten Wellenlängen ändern. Der Änderungsgrad entspricht den Temperaturwerten, vorbehaltlich anderer Bedingungen wie Zug oder Druck.
Die Belastung kann durch ähnliche Faktoren verursacht werden, die Temperaturänderungen verursachen. Um die Dehnung zu messen, muss ein Dehnungs- und Temperatursensor verwendet werden. Die Eigenschaften der reflektierten Wellenlängen zeigen Änderungen des Brechungsindex an. Der Temperaturmesswert wird einfach von der Gesamtänderung abgezogen, und die Differenz wird auf die Dehnung zurückgeführt. Dies wird als temperaturkompensierter Dehnungswert bezeichnet.
Optische Sensoren mit Bragg-Gitter ersetzen herkömmliche elektrische Sensoren mit ähnlichen Installationseigenschaften. Anzeigen werden auf ähnliche Weise über Bolzen, Schweißnähte, Epoxidharz und eingebettete Platzierungen montiert. Optische Kanäle können jedoch Dutzende von Sensoren aufnehmen und sorgen für sichere, klare Übertragungen über große Entfernungen. Daher können diese Sensoren dort eingesetzt werden, wo herkömmliche Sensoren versagen.
Die Verwendung eines Bragg-Gitters ermöglicht Fasern mit benutzerdefinierten Wellenlängen und Bandbreiten. Es bietet Reflektivitäten, die für eine Vielzahl von Anwendungen und Feldbedingungen erforderlich sind. Faserinnovationen kennzeichnen viele Verbesserungen gegenüber komplexeren und kostspieligeren konventionellen Systemen.