Bragg решетъчни оптични сензори - Производство и характеристики Пълен файл
Автор (и): Пиер ФЕРДИНАНД
Дата на публикуване: 10 юли 2018 г.
Тази статия е част от офертата
Тази оферта ви дава достъп до:
Пълна и актуализирана база данни с валидирани статии от научни комитети
Въпроси към експертна служба и практически инструменти
Включено в офертата
Технологията за измерване, базирана на сензори за решетка Bragg, предлага несравними предимства, свързани с качествата на едномодовите силициеви оптични влакна, главно от телекомуникационен тип, в които решетките на Bragg на преобразувателя са фото-вписани. Благодарение на различни оптични пейки и лазерни режими на работа, мрежите от няколко типа могат да бъдат вписани в сърцевината на влакната и да представят специфична чувствителност, области на употреба и по-общо характеристики. Голи или опаковани за конкретна употреба или за постигане на трансдукция на параметър, търсен от потребителя, решетките Bragg и едноименните сензори сега предлагат широка гама от решения за измерване в различни индустриални сектори, както и при екстремни условия.
Технологията Fibre Bragg Grating сензори предлага различни предимства, свързани с качествата на телекомуникационните едномодови оптични влакна на основата на силициев диоксид, в които решетъчните преобразуватели са фотозаписани. Благодарение на специалните оптични стендове и режими на работа на лазери, няколко вида Fibre Bragg Gratings могат да бъдат записани на снимката в сърцевината на влакното, за да предложат различна чувствителност, динамични обхвати и специфични характеристики. Голи или опаковани, за определена област на приложение или за преобразуване на даден параметър, Fibre Bragg Gratings и свързаните с тях сензори предлагат широка гама от сензорни решения за различни индустриални области, както и при тежки условия на околната среда.
Пиер ФЕРДИНАНД: доктор на науките - експертен консултант - директор на научните изследвания и научен съветник в CEA Saclay
Открити в края на 80-те години на миналия век, „решетките на Браг“ са дифракционни решетки, произведени в сърцевината на едномодови оптични влакна, главно от гермасиликатен тип. Решетка от Браг обикновено се получава чрез локална инсолация на сърцето на влакното, като се използва лазерна интерференционна схема, която води до създаване на модулация на нейния показател на пречупване, благодарение на явлението фоточувствителност на силициевия диоксид, легиран по-специално с германий.
Веднъж произведени, когато са осветени с помощта на спектрално широк оптичен източник, поради интерференцията (конструктивна в отражение), която се осъществява в рамките на тази индексна модулация, такива мрежи - наречени "кратка стъпка" - действат като отражатели, всеки за тънка спектрална лента, центрирана в тяхната характерна дължина на вълната λ B = 2.не д.Λ (с Λ
0,5 µm стъпката на смущения и следователно на мрежата, и не ефективният индекс
1.45 режим на разпространение).
Всяко изменение на тези параметри, което води до спектрално „изместване“ на линията на Браг, нейното фино наблюдение прави възможно връщането към индуциращите параметри. По този начин, освен че се използват като спектрален филтър в областта на оптичните телекомуникации, решетките на Bragg също играят ролята на отлични преобразуватели, които, голи или подходящо обусловени, се превръщат в сензори с различни параметри (температура, деформация, налягане и др. Ъгъл, ускорение, показател на пречупване и др.).
Друго предимство е, че тези „сензорни решетки на Bragg“, благодарение на тяхната реакция в спектралната област, могат лесно да бъдат разпитвани и мултиплексирани с дължина на вълната, чрез дистанционна измервателна система, като по този начин образуват „мрежа от разпределени сензори“.
Поради забележителната производителност на решетъчните сензори Bragg и тяхната измервателно-демултиплексираща апаратура постепенно се появяват много приложения. Техните области на заетост сега са много широки и отговарят на нуждите и проблемите на надзора, като тези на конструкциите (строително инженерство, въздухоплаване, морска техника и др.) И здравния контрол на материалите (органични композити, бетон, метални материали и т.н. .).
Много продукти се предлагат на пазара на разположение на потребителите и в същото време научноизследователската и развойна дейност продължава на глобално ниво, актуалните проблеми, свързани например с възможността за разглеждане на крайни мерки. Такъв е случаят в криогенното поле (космически изстрелващи резервоари, транспорт на втечнен природен газ, изследвания и др.) И особено много високи температури (желязо и стомана, аеронавтика, ядрена техника и др.), Което задължително изисква специални техники за лазерно маркиране за мрежи със специална вътрешна структура и специфична опаковка.
Целта на тази статия е да представи технологията на различните видове решетки на Браг (права, наклонена, с променлива стъпка, дългопериодна и т.н.), както и съответните процеси на надписване (холографски, чрез фазова маска, от точка до точка, върху кула за изтегляне на влакна, чрез фемтосекунден лазер и др.). Представени са също измеримите величини на въздействие, както чрез преобразувателя Bragg решетки самостоятелно, така и веднъж обусловени в сензори, както и тяхната чувствителност и обхвати на измерване.
За всеки читател този документ ще бъде изгодно допълнен от справка на статията [R6736], посветена на състоянието на техниката на измервателно-демултиплексиращи системи, които се използват за разпит на тези сензорни мрежи тип Bragg, и съвсем естествено за многото получени приложения.