Che cos'è la griglia di Bragg?
Una griglia di Bragg è un breve pezzo di fibra ottica progettato per filtrare lunghezze d'onda leggere. Come i dossi stradali in un tunnel, i piccoli reticoli occupano il nucleo di vetro di una fibra, posto a intervalli fino a centinaia alla volta. Questi sono progettati per riflettere in modo incrementale indietro determinate porzioni di un'onda luminosa. I reticoli disperdono porzioni dell'onda mentre viaggia, il che consente un controllo accurato delle proprietà delle trasmissioni dell'onda per numerosi scopi.
Collettivamente, questi reticoli stabilizzano le uscite del raggio laser e consentono il funzionamento dei multiplexer a divisione d'onda. Questi dispositivi separano le onde luminose per aumentare le trasmissioni delle onde che viaggiano simultaneamente attraverso la fibra. Altri reticoli di Bragg funzionano con sensori a fibra ottica che misurano la temperatura e la deformazione.
La lunghezza d'onda di Bragg si riferisce al calcolo del periodo di interferenza di un raggio luminoso e dell'angolo di incidenza, che consente di distanziare efficacemente le grate. Prende il nome dal fisico britannico Sir William Lawrence Bragg. Una griglia di Bragg viene creata utilizzando un laser a ultravioletti (UV) per iscrivere indici di rifrazione lungo un nucleo di fibra.
Due metodi per ottenere variazioni periodiche o aperiodiche della rifrazione includono l'interferenza e il mascheramento. In sostanza, la fotosensibilità di una fibra è alterata dall'esposizione, dalle interferenze o dalla mascheratura della luce UV. Questi processi possono essere automatizzati per la produzione in serie di fibre con periodi di griglia di rifrazione.
Un'altra applicazione della griglia di Bragg in fibra ottica è l'uso della tecnologia dei sensori. Un tipo di sensore a fibra ottica rileva le proprietà dei materiali che attraversano uno spazio nel percorso ottico. I sensori possono anche utilizzare la fibra per condurre informazioni da altri tipi di sensori. Tali proprietà includono intensità della luce, fase e polarizzazione. La fibra con reticolo di Bragg riflette in modo innocuo alcune frequenze di luce ad ampio spettro e libera un percorso solo per le lunghezze d'onda desiderabili da analizzare.
Nella tecnologia dei sensori, i principi del reticolo di Bragg sono impiegati anche in altri modi. I sensori dotati di griglia in fibra di Bragg possono misurare la temperatura e la deformazione. I cambiamenti di temperatura possono alterare l'indice di rifrazione di una fibra, che altera le lunghezze d'onda riflesse. Il grado di alterazione corrisponde ai valori di temperatura, escludendo altre condizioni come la tensione o la compressione.
Lo sforzo può essere causato da fattori simili che causano variazioni di temperatura; per misurare la deformazione è necessario l'uso di un sensore di deformazione e temperatura. Le qualità delle lunghezze d'onda riflesse indicano eventuali variazioni dell'indice di rifrazione. La lettura della temperatura viene semplicemente sottratta dal cambiamento totale e la differenza è attribuita allo sforzo. Questo è indicato come valore di deformazione compensato in temperatura.
I sensori ottici che utilizzano la griglia di Bragg sostituiscono i sensori elettrici convenzionali con caratteristiche di installazione simili; i calibri si montano in modo simile tramite bulloni, saldature, resina epossidica e posizionamenti incorporati. I canali ottici, tuttavia, possono ospitare dozzine di sensori e fornire trasmissioni sicure e chiare su grandi distanze. Come tali, questi sensori possono andare dove falliscono i sensori convenzionali.
L'uso della griglia di Bragg consente fibre con lunghezze d'onda e larghezze di banda personalizzate. Fornisce le riflettività necessarie per soddisfare una moltitudine di applicazioni e condizioni sul campo. Le innovazioni in fibra segnano molti miglioramenti su sistemi convenzionali più complessi e costosi.