ブラッグ格子とは

ブラッグ格子は、光の波長をフィルタリングするために設計された短い光ファイバーです。 トンネル内のスピードバンプのように、小さなグレーティングがファイバーのガラスコアを占有し、一度に最大数百個の間隔で配置されます。 これらは、光波の特定の部分を徐々に反射するように設計されています。 グレーティングは、波が進行するにつれて波の一部を分散させるため、さまざまな目的で波の透過特性を微調整できます。

まとめて、これらのグレーティングはレーザービーム出力を安定化し、波長分割マルチプレクサーを機能させます。 これらのデバイスは、光波を分離して、ファイバーを同時に伝わる波の伝送を増加させます。 他のブラッグ格子は、温度と歪みを測定する光ファイバーセンサーで機能します。

ブラッグ波長は、光ビームの干渉周期と入射角の計算に関連しており、これにより、格子を効果的に間隔を空けることができます。 英国の物理学者ウィリアム・ローレンス・ブラッグirにちなんで名付けられました。 ブラッグ格子は、紫外線（UV）レーザーを使用してファイバーコアに沿って屈折率を刻むことによって作成されます。

屈折の周期的または非周期的な変化を実現する2つの方法には、干渉とマスキングがあります。 基本的に、繊維の感光性は、紫外線の露出、干渉、またはマスキングによって変化します。 これらのプロセスは、屈折格子周期のあるファイバの大量生産向けに自動化できます。

光ファイバでのブラッグ格子の別の用途は、センサー技術の使用です。 ある種の光ファイバーセンサーは、光路の隙間を通過する材料の特性を検出します。 センサーは、他のタイプのセンサーからの情報を伝えるためにファイバーを使用する場合もあります。 そのような特性には、光の強度、位相、および偏光が含まれます。 ブラッググレーティングを備えたファイバは、一部の周波数の広域スペクトル光を無害に反射し、分析されている望ましい波長のみのパスをクリアします。

センサー技術では、ブラッグ格子の原理も他の方法で採用されています。 ファイバーブラッググレーティングを装備したセンサーは、温度と歪みを測定できます。 温度が変化すると、ファイバの屈折率が変化し、反射波長が変化します。 変更の程度は、張力や圧縮などの他の条件を除いて、温度値に対応します。

ひずみは、温度変化を引き起こす同様の要因によって引き起こされる場合があります。 ひずみを測定するには、ひずみと温度センサーの使用が必要です。 反射波長の品質は、屈折率の変化を示します。 温度の読み取り値は、総変化量から単純に差し引かれ、差はひずみに起因します。 これは、温度補償されたひずみ値と呼ばれます。

ブラッグ格子を使用した光学センサーは、同様の設置特性を持つ従来の電気センサーに取って代わります。 ゲージは、ボルト、溶接、エポキシ、埋め込み配置を介して同様の方法で取り付けられます。 ただし、光チャネルは多数のセンサーに対応でき、長距離にわたって安全でクリアな伝送を提供できます。 そのため、これらのセンサーは、従来のセンサーが故障した場所に行くことができます。

ブラッグ格子を使用すると、カスタムの波長と帯域幅のファイバが可能になります。 多数のアプリケーションとフィールド条件に対応するために必要な反射率を提供します。 ファイバーの革新は、より複雑で高価な従来のシステムの多くの改善を示しています。