EEPW论坛

光纤布拉格光栅由加拿大信息通信学家等于1978年发明。

当光照射时产生光纤纤芯折射率的轴向周期性改变，结合信号调制解调技术反馈光强与纤芯物理性质 变化的拟合。在1989年，KenHill等利用紫外激光干涉图样实现了对FBG的横向周期结构反馈；在1993年，运用相位 掩摸 技术的FBG技术有效降低了写入光的相干性要求，为 FBG传感器的量产奠定了基础。纤芯折射率(模态指数)分布(见图1)和光谱响应(见图2)反映了FBG的工作原理。

图1纤芯折射率 ( 模态指数 )分布

FBG中反映光纤折射率周期性变化的反射波长λB的定义式：

          λB=2ncΛ

图2 光谱响应

其中，nc为纤芯有效折射率 ( 模态指数)；A为光栅周期。纤芯有效折射率在多模光波导条件下取决于光的传播模态和波长，因而也被称作模态指数。由于FBG波长对应变和温度的高敏性，FBG传感器在感温和变形测量方面有着显著的优势。在载荷应变 ∈或温度变化△T下，FBG波长偏移系数可由下式推算

其中，cs为应变系数，由应变光学系数导出，cT 是光纤的热膨胀温度系数 。通过对不同的测试 需求采用增敏技术，写入光栅并封装，可制成FBG传感探头。光纤光栅传感系统由光源、FBG传感器 、光信号解调仪和数 据处理 系统 组成，将纤芯中的后向散射光信号解调后进行处理，故对传感器件集成度有较高的要求。