用準分子器搭建光纖布拉格光柵（FBG）制造系統(tǒng)
1. 光纖布拉格光柵（FBG）基本知識
1978 年，Ken Hill 演示了第一個光纖布拉格光柵。最初，光柵是使用沿光纖纖芯傳播的可見激光制作的。1989 年，Gerald Meltz 及其同事演示了更加靈活的橫向全息刻印技術(shù)，其中激光照明來自光纖側(cè)面。該技術(shù)利用紫外激光的干涉圖樣來創(chuàng)建光纖布拉格光柵的周期性結(jié)構(gòu)。
圖1：光纖纖芯有效折射率的周期性調(diào)制
光纖布拉格光柵 (FBG) 是一種分布式布拉格反射器，構(gòu)建在一小段光纖中，可以反射特定波長的光并透射所有其他波長。這是通過使光纖纖芯的折射率產(chǎn)生周期性變化來實現(xiàn)的，從而產(chǎn)生特定波長的介質(zhì)鏡。因此，光纖布拉格光柵可以用作內(nèi)置光學濾波器來阻擋某些波長，可以用于傳感應用，也可以用作特定波長的反射器。
圖2：當寬帶光發(fā)射到帶有光纖布拉格光柵的光纖中時，只有一種顏色的光會被反射，其他顏色的光則會在光纖中傳輸
2. 光纖布拉格光柵（FBG）主要應用
- - 光通信-光纖布拉格光柵是現(xiàn)代光通信網(wǎng)絡的關(guān)鍵。它們廣泛應用于WDM網(wǎng)絡（波分復用）??和光纖激光器
- - 光學傳感器：基于光纖布拉格光柵的光學傳感器通常用于測量惡劣環(huán)境下的溫度和應變，以及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測
以下為光纖布拉格光柵作為光學傳感器的實際應用例子：
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全尺寸螺旋槳 |
自感應電機 |
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圖3：每個葉片上粘貼了 67 |
圖4：在轉(zhuǎn)子上布置傳感器 |
在上列應用中，F(xiàn)BG是多參數(shù)同時測量的重要手段：
- - 溫度Temperature
- - 扭矩/應變Torque/Strain
- - 振動Vibration
- - 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速Rotor speed
- - 轉(zhuǎn)子位置Rotor position
3. 采用準分子器搭建光纖布拉格光柵（FBG）制造系統(tǒng)的例子
圖5：采用準分子器搭建光纖布拉格光柵（FBG）制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
● 光敏光纖：當光纖纖芯暴露于圖案化紫外光下時，其折射率可以進行調(diào)制
光纖的光致折射率變化的光敏性主要表現(xiàn)在244nm紫外光的錯吸收峰附近，因此成柵光源都是紫外光。
● 準分子激光器：產(chǎn)生248nm的紫外光
大部分成柵方法是利用激光束的空間干涉條紋，所以成柵光源的空間相干性特別重要。目前，主要的成柵光源有準分子激光器。窄線寬準分子激光器、倍頻Ar離子激光器、倍頻染料激光器、倍頻OPO激光器等，根據(jù)實驗結(jié)果，窄線寬準分子激光器是目前用來制作光纖光柵最為適宜的光源。它可同時提供193nm（氣體介質(zhì)ArF）和248nm（氣體介質(zhì)KrF）兩種有效的寫入波長并有很高的單脈沖能量，可在光敏性較弱的光纖上寫入光柵并實現(xiàn)光纖光柵在線制作。
● 平柱面透鏡：用于將激光束聚焦到相位掩模版上
● 相位掩模版：創(chuàng)建干涉圖樣并將其印制到光敏光纖上
相位掩模版用于在暴露于紫外光束時產(chǎn)生干涉圖案，從而引起光纖芯折射率的調(diào)制。
圖6：相位掩模版技術(shù)
參考Reference：
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