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什麼是光纖光柵

2026-01-13 01:54:28 機械

什麼是光纖光柵

光纖光柵(Fiber Bragg Grating, FBG)是一種基於光纖的光學器件,通過在光纖纖芯中形成周期性折射率調製結構,實現對特定波長光的反射或濾波。近年來,隨著光纖傳感和通信技術的快速發展,光纖光柵在工業、醫療、航空航天等領域得到了廣泛應用。本文將結合全網近10天的熱門話題和熱點內容,詳細介紹光纖光柵的原理、特點及應用。

一、光纖光柵的原理與結構

什麼是光纖光柵

光纖光柵的核心原理是布拉格反射,即當光波通過週期性折射率調製的光纖時,特定波長的光會被反射,其餘波長則透射。其結構主要由以下部分組成:

組成部分功能描述
纖芯光信號傳輸的主要通道,折射率週期性變化
包層包裹纖芯,確保光信號約束在纖芯內
光柵區域通過紫外激光或化學方法形成周期性折射率調製

二、光纖光柵的特點

光纖光柵因其獨特的性能,成為現代光學技術中的重要器件。以下是其主要特點:

特點說明
高波長選擇性僅反射特定波長,其餘波長透射
溫度與應變敏感反射波長隨溫度或應變變化,適用於傳感
體積小、重量輕易於集成到復雜系統中
抗電磁干擾適用於強電磁環境下的監測

三、光纖光柵的應用領域

根據全網近10天的熱點內容,光纖光柵在以下領域表現活躍:

應用領域具體用途熱點案例(近10天)
光纖通信波長分複用、信號濾波5G網絡中FBG用於光信號優化
結構健康監測橋樑、飛機、建築的應變監測某高鐵項目採用FBG實時監測軌道變形
醫療設備內窺鏡、溫度傳感新型FBG傳感器用於微創手術導航
能源行業油氣管道、風電葉片監測海上風電平台部署FBG傳感網絡

四、光纖光柵的技術發展趨勢

結合近期熱點,光纖光柵技術正朝著以下方向發展:

1.多參數傳感集成:通過優化光柵結構,實現溫度、應變、振動等多參數同步監測。

2.微型化與柔性化:開發柔性光纖光柵,適應複雜曲面結構的貼附需求。

3.人工智能輔助分析:利用AI算法處理FBG傳感數據,提升監測精度和效率。

五、總結

光纖光柵作為光學領域的重要器件,憑藉其高靈敏度、抗干擾性和可集成性,正在推動多個行業的技術革新。從近期的熱點來看,其在基礎設施監測、醫療設備升級和能源安全領域的應用尤為突出。未來,隨著材料科學和製造技術的進步,光纖光柵的功能和性能將進一步擴展,為智能化社會提供更強大的技術支持。

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