光纤光栅技术与应用.

光纤光栅与结构集成工艺原理方法及国内外研究现状概述 概述光纤传感器种类繁多，能以高分辨率测量许多物理参数，与传统的机电类传感器相比具有很多优势，如：本质防爆、抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温、体积小、重量轻、灵活方便等，因此其应用范围非常广泛，并且特别适于恶劣环境中的应用。

但是因为裸光纤纤细、质脆、尤其是剪切能力差，直接将光纤光栅作为传感器在工程中遇到了铺设工艺上的难题。

因此，对裸FBG 进行封装，是将FBG 传感器在实际应用中推广的一个重要环节，对于研制满足航空航天领域需要的体积小、质量轻FBG 传感器具有重要意义。

一、光纤光栅工作原理光纤光栅的最基本原理是相位匹配条件：β1、β2是正、反向传输常数，Λ是光纤光栅的周期，在写入光栅的过程中确定下来。

当一束宽谱带光波在光栅中传输时，入射光在相应的频率上被反射回来，其余的不受影响从光栅的另外一端透射出来。

光纤光栅起到了光波选频的作用，反射的条件称为布拉格条件。

由光纤光栅相位匹配条件得到反射中心波长（布拉格波长）表达式：二、光纤光栅的写入2.1 短周期光纤光栅的写制内部写入法(又称驻波法) 将波长488nm 的基模氢离子激光从一个端面祸合到锗掺杂光纤中，经过光纤另一端面反射镜的反射，使光纤中的入射和反射激光相干涉形成驻波。

由于纤芯材料具有光敏性，其折射率发生相应的周期变化，于是形成了与干涉周期一样的立体折射率光栅。

此方法是早期使用的，该方法要求122πββ-=ΛΛ=n B 2λ锗含量很高，芯径很小，并且只能够制作布拉格波长与写入波长相同的光纤光栅，因此目前很少被采用。

全息成删法(又称外侧写入法) 1989年，Meltz等人首次用此方法制作了横向侧面曝光的光纤光栅。

用两束相干紫外光束在掺锗光纤的侧面相干，形成干涉图，利用光纤材料的光敏性形成光纤光栅。

写制设备装置如图2.1所示。

通过改变入射光波长或两相干光束之间的夹角，可以得到不同栅格周期的光纤光栅。

但是要得到高反射率的光栅，则对所用光源及周围环境有较高的要求。

光纤光栅传感技术在航空航天领域中的应用与发展作者：李婧怡朱振华来源：《中国新通信》 2018年第4期一、引言20 世纪70 年代末, 光纤传感技术伴随着光纤通信技术的发展而迅速兴起的。

近20 年,光纤光栅作为一种微型光学元件得到迅速发展, 从而使得光纤传感技术的发展得到一个质的飞跃。

在航空航天领域内, 对于各类传感器的使用极其密集。

而对它的灵敏度、体积和重量都有较高的要求。

对于一架飞行器的结构健康监测需要的传感器数量庞大, 因此传感器的尺寸、重量就变得尤为重要。

尤其是当先进的飞行器在飞行的过程中, 传统传感技术已无法满足实时准确监测大气数据这一需求。

另外, 飞行器在飞行期间都会受到极其严酷的飞行环境( 包括高温、强磁场等) 的影响。

现有的传统电类传感器, 很容易受环境因素的限制不能在极端的飞行环境下正常工作，这必然会影响飞行器的使用安全，导致灾难性事故。

而光纤光栅传感器则因其质量轻、体积小、耐高温、耐腐蚀、抗电磁干扰等优点, 很大程度上可以克服环境因素的影响,能够准确监测飞行器结构的各种参量, 及时作出判断, 防止事故的发生。

光纤光栅传感技术在航空航天领域内的广泛应用将会对航空航天的发展具有重要的促进作用。

二、光纤光栅传感技术的原理光纤光栅是利用紫外曝光技术在光纤纤芯内形成的折射率的周期性分布结构，当一定带宽的光通过环形器入射到光纤光栅中，由于光纤光栅具有波长选择性，只能使特定波长的光发生反射，然后通过解调仪或光谱仪来测量反射光的波长变化，就可以实现被测结构的应变和温度的测量, 其传感原理如图1 所示。

光纤光栅周期的改变量和有效折射率neff会影响光纤光栅的反射光谱。

任何使这两个参量发生改变的物理过程都将引起光栅布格波长的漂移，它们与波长改变量ΔλB 之间存在如下的关系式ΔλB=2neff ΔΛ+2ΔneffΛ （2-1）基于光纤光栅的传感过程是通过外界物理参量对光纤光栅的周期或有效折射率的影响，引起发射光中心波长的飘移。

光纤光栅传感技术在智能机器人中的应用随着科技的飞速发展，人类生活中越来越多的机器人得以相继问世。

为了让机器人能够更好地适应环境和完成各种任务，科技工作者们付出了极大的努力，其中，光纤光栅传感技术作为一项新兴技术，正被越来越多的智能机器人所采用。

何为光纤光栅传感技术？简单来说，光纤光栅传感技术就是利用光纤上的微小光栅结构来测量某些物理量的技术。

它与传统的传感技术相比更具有优势，像是可以实现远程无损检测，测量精度更高，工作环境更复杂。

可以被应用于医疗、制造、交通、航空、能源等多个领域。

光纤光栅传感技术在智能机器人中的应用智能机器人的应用范围越来越广，应用场景逐渐丰富。

在这些应用场景中，往往需要精准和快速地感测物理量，因此光纤光栅传感技术具有明显的优势。

轨迹控制机器人的行进轨迹对于智能机器人的任务完成起着极其重要的作用。

有时人们需要把机器人的行进轨迹精确控制在特定的范围内，这时光纤光栅传感技术可以帮助人们获取机器人行进轨迹的信息。

智能机器人可以通过对光纤光栅的信息实时分析，以达到精准的控制。

环境监测智能机器人作为一种劳动力的替代品，可以在人类难以进入的危险环境中进行任务，如航空机舱维修，核电站维护。

然而，这样的任务环境十分的复杂，需要大量环境监测信息来帮助机器人完成任务。

光纤光栅传感技术可以测量温度、湿度、气压、气体浓度等多种环境变量，提供机器人所需的重要信息。

力觉反馈机器人需要能够感知物体的力度，以便更好地抓住物体或者避免损坏物体。

普通传感器能够感测压力，但是压力无法反映出方向，力觉反馈是机器人具有人类类似触感的一个重要环节，而光纤光栅传感技术可以通过应力测量来反映出力的方向，并为机器人提供指导。

结语光纤光栅传感技术作为一项新兴技术，正在被越来越多的智能机器人所应用。

这项技术的优势在于可以无损检测，精度高，环境适应性好等，能够较好地帮助智能机器人完成各种任务。

虽然这个领域的研究还需要大量的投入和探索，但是它无疑有很大的潜力和应用空间，在未来一定会有更加广泛的用途。

光纤光栅和分布式光纤一、光纤光栅技术光纤光栅是一种通过在光纤中引入周期性的折射率变化或反射率变化而产生的光学元件，具有很好的传感性能和调制特性。

光纤光栅可以分为两种类型：反射型和透射型。

反射型光栅和透射型光栅的基本原理如下：1. 反射型光栅反射型光栅是通过在光纤的芯片中引入周期性的折射率变化来实现的。

当光信号通过光纤光栅时，会被反射并发射出去。

反射型光栅的工作原理是利用入射光与光栅的折射率变化的相互作用来实现光的反射和传输。

通过调节折射率变化的周期、幅值和相位等参数，可以实现对入射光信号的调制和控制。

2. 透射型光栅透射型光栅是通过在光纤的芯片中引入周期性的反射率变化来实现的。

当光信号通过光纤光栅时，会被反射或透射。

透射型光栅的工作原理是利用入射光与光栅的反射率变化的相互作用来实现光的透射和传输。

通过调节反射率变化的周期、幅值和相位等参数，可以实现对入射光信号的调制和控制。

光纤光栅技术具有很好的传感性能和调制特性，被广泛应用于光通信、光传感、光学成像等领域。

其中，光纤光栅传感技术可以实现对光信号的高精度测量和控制，广泛应用于温度、压力、应变、光谱等物理量的测量。

二、分布式光纤技术分布式光纤技术是一种通过在光纤中引入周期性的光反射点或光散射点来实现的光学传感技术，可以实现对光信号沿光纤长度的实时监测和控制。

分布式光纤技术主要有两种类型：光时间域反射分布式光纤传感技术（OTDR）和分布式光栅传感技术。

它们的基本原理如下：1. 光时间域反射分布式光纤传感技术（OTDR）OTDR技术是利用脉冲光激发光纤中的散射光信号，通过检测和分析光信号的时间延迟和强度变化来实现对光纤中的事件的实时监测和定位。

通过调节光脉冲的时间宽度和波长等参数，可以实现对光信号的高分辨率测量和控制。

2. 分布式光栅传感技术分布式光栅技术是利用在光纤中引入周期性的折射率变化或反射率变化来实现对光信号的实时监测和控制。

分布式光栅传感技术可以实现对光信号的空间分布信息的高分辨率测量和控制，被广泛应用于地震监测、管道漏洞检测、离子辐射检测等领域。

光纤光栅传感技术光纤光栅传感技术是一种基于光学原理的传感技术，主要是通过光纤光栅的变化来实现对物理量的测量。

随着传感技术的不断发展，光纤光栅传感技术也越来越被广泛应用于各个领域。

一、光纤光栅的构成光纤光栅由光纤和一系列的周期性折射率波动结构组成。

它的制作主要是核心光纤和包层光纤在一定的条件下经过加热和拉伸，形成了一个具有周期性折射率变化的结构。

这个结构可以使光纤对波长进行选择性过滤，同时也可以把激光光束分成几个不同的方向。

二、光纤光栅的工作原理光纤光栅传感技术主要是基于弛豫效应的原理。

当物理量发生变化时，光纤光栅的折射率骤然变化，这就会使得光波在光纤光栅中发生散射，同时也会产生光波的反射和传输，这样就可以通过光纤光栅来测量物理量的变化。

在工作过程中，当光波进入光纤光栅时，它会被反射和散射。

在反射和散射的过程中，光波会在光纤光栅中形成了一定的激发场。

这个场会导致光的相位移动，进而影响到光波的传输。

因此，当光波经过光纤光栅的时候，根据光的相位变化情况，就可以计算出物理量的变化。

三、光纤光栅传感技术的应用光纤光栅传感技术具有高精度、高稳定性和重复性好等特点，因此它在环境监测、地震监测、电力监测、石油开采、桥梁监测和医药仪器等领域都有广泛的应用。

1、环境监测光纤光栅传感技术可以被用来测量环境中的温度、湿度、大气压力等物理量，可以对环境变化的情况进行监测。

2、地震监测光纤光栅传感技术可以被用来测量地震波的传播路径和速度等参数，以及地面震动等参数，可以对地震进行预测和监测。

3、电力监测光纤光栅传感技术可以被用来对变压器、电缆、输电线路等电力设备进行实时监测，可以对电力系统的运行状态进行监测和控制。

4、石油开采光纤光栅传感技术可以被用来测量油井内部的温度、压力、流量等参数，可以对石油开采的过程进行监测和控制。

5、桥梁监测光纤光栅传感技术可以被用来监测桥梁的变形、振动等情况，可以为桥梁的维护提供有力的参考。

6、医药仪器光纤光栅传感技术可以被用来制造医学设备，例如制造血压计、心脏起搏器等医学仪器，在医疗领域中也有着广泛的应用。

光纤光栅传感技术在压力检测中的应用研究传感技术在现代工业生产中应用广泛，其中光纤光栅传感技术是一种在工业领域和科学研究中被广泛运用的技术，尤其在压力检测中有着重要的应用。

本文将介绍光纤光栅传感技术的基本原理和压力检测中的应用研究现状。

光纤光栅传感技术基本原理光纤光栅传感技术基于光纤中光束通过光栅时的反射和折射现象，在光纤中插入一定长度的光纤光栅，当外界发生形变时，光栅内部的反射光波就会发生相应的特征变化。

通过接收反射光波的变化，进而对物体的形变、温度、压力等物理量进行检测。

与传统传感技术相比，光纤光栅传感技术具有高精度、高稳定性等特点。

而且由于它是一种光学传感器，与电子类传感器相比，在高温、强辐射、电磁场干扰等复杂工况下存在极大优势。

压力检测中的光纤光栅传感技术应用在工业制造领域，压力检测是一项重要的安全检测任务，如对油气管道、航空航天设备、汽车发动机等高压设备进行检测等。

这些行业的设备压力越来越高，传统监测技术已经难以满足需求，在这种情况下，光纤光栅传感技术具有得天独厚的应用优势。

目前，光纤光栅传感技术被广泛应用于高压环境下的压力监测。

如在油井采气过程中，通过安装在管线中的光纤光栅传感器，实时监测高压气体的压力变化，及时发现潜在的危险隐患，预防事故发生。

另外，还可以将光纤光栅传感器应用于压缩机、泵等设备的压力检测，及时调整操作参数，有效提高设备的安全运行水平。

近年来，随着科技的不断发展，光纤光栅传感器也得到了快速的升级和改善，可实现即时数据反馈、数据可存储、自适应阈值等功能。

这些技术的升级与提升，为光纤光栅传感器在压力检测中的应用提供了更加便捷和精准的检测手段。

总结纵观光纤光栅传感技术在压力检测中的应用，其具有高稳定性、高可靠性等特点，可以适应高温、强辐射、电磁场干扰等复杂环境。

随着科技的不断进步和发展，光纤光栅传感器的提升和升级，将使得光纤光栅传感技术具有更广泛的应用前景。

未来，光纤光栅传感技术将对高压力检测及其他行业提供更加准确、精细的数据支持，为保障人类生命安全提供重要的技术支持。

光纤光栅原理及应用•作者：饶云江王义平朱涛•丛书名：当代杰出青年科学文库•出版社：科学出版社•ISBN：7030167546•上架时间：2007-2-10•出版日期：2006 年8月前言.第1章概论1．1 光纤光栅发展概况1．2 光纤光栅分类1．3 光纤光栅应用概况1．4 本书提纲参考文献第2章光纤光敏性2．1 光敏性介绍2．2 硅基光纤的光敏性2．3 光致折变的各向异性2．4 点缺陷2．5 硅光纤光敏性的增强2．6 光敏性机理2．7 其他种类光纤的光敏性2．8 光致折变的清除与保持参考文献第3章光纤光栅写入方法3．1 内部法写人光纤布拉格光栅3．2 干涉法制作光纤布拉格光栅.3．3 相位模板法制作光纤布拉格光栅3．4 逐点法写入布拉格光栅3．5 模板成像投影法3．6 光纤光栅写入中的激光光源3．7 特殊光栅的制作过程3．8 氢载对制作光纤光栅的影响3．9 透过聚合物敷层制作光纤布拉格光栅3．10 长周期光纤光栅写入法参考文献第4章光纤布拉格光栅理论4．1 光纤布拉格光栅的耦合模理论4．2 非均匀光栅中的双模耦合4．3 倾斜光栅4．4 包层模耦合4．5 辐射模耦合4．6 光纤布拉格光栅的数值算法4．7 布洛赫波4．8 非线性光栅效应4．9 讨论参考文献第5章光纤布拉格光栅的特性5．1 均匀光纤布拉格光栅5．2 光纤布拉格光栅的种类5．3 光纤布拉格光栅的脉冲响应5．4 光纤布拉格光栅的寿命和可靠性参考文献第6章光纤布拉格光栅在传感中的应用6．1 概述6．2 传感原理6．3 fbg传感系统中的探测解调技术.. 6．4 fbg复用技术6．5 fbg传感器的应用6．6 其他应用参考文献第7章光纤布拉格光栅在通信中的应用7．1 光纤激光器7．2 光纤放大器7．3 光纤布拉格光栅二极管激光器7．4 光纤布拉格光栅滤波器7．5 波分复用懈复用器7．6 密集波分复用器7．7 色散补偿器7．8 光纤布拉格光栅的其他应用7．9 小结参考文献第8章长周期光纤光栅理论8．1 长周期光纤光栅理论模型的发展8．2 耦合模理论8．3 长周期光纤光栅的模式耦合i 8．4 长周期光纤光栅的模式耦合ⅱ 8．5 级联长周期光纤光栅8．6 小结参考文献第9章长周期光纤光栅的特性9．1 长周期光纤光栅的温度特性9．2 长周期光纤光栅的轴向应变特性9．3 长周期光纤光栅的弯曲特性9．4 长周期光纤光栅的扭曲特性9．5 长周期光纤光栅的横向负载特性9．6 小结参考文献第10章长周期光纤光栅在传感中的应用10．1 温度应变同时测量传感器10．2 长周期光纤光栅高温传感器10．3 弯曲不敏感的长周期光纤光栅传感器10．4 能判别弯曲方向的弯曲传感器10．5 高灵敏度的弯曲传感器10．6 能判别扭曲方向的扭曲传感器10．7 温度和负载同时测量传感器10．8 动态横向负荷传感器10．9 级联长周期光纤光栅在传感领域中的应用10．10 长周期光纤光栅的其他传感应用10．11 小结参考文献第11章长周期光纤光栅在通信中的应用11．1 增益均衡器11．2 ase噪声滤波器11．3 集成长周期光纤光栅的光纤耦合器11．4 长周期光纤光栅偏振相关睦的利用和补偿方法11．5 级联长周期光纤光栅构成的梳状滤波器11．6 wdm通道隔离器11．7 多波长光纤光源11．8 通信应用中长周期光纤光栅温度敏感性的补偿方法11．9 长周期光纤光栅的其他通信应用11．10 小结参考文献...增透膜的原理及应用陕西省安塞县安塞高级中学物理教研组贺军摘要：在光学元件中，由于元件表面的反射作用而使光能损失，为了减少元件表面的反射损失，常在光学元件表面镀层透明介质薄膜,这种薄膜就叫增透膜。

光栅原理的实际应用1. 光栅原理简介光栅是一种具有周期性结构的光学元件，常用于光谱仪、激光器、衍射仪等光学领域中。

它的实际应用涉及到许多领域，下面将介绍光栅原理在以下几个方面的实际应用：2. 光栅在物理学中的应用•衍射实验：光栅能够将入射光进行衍射，通过测量和分析衍射光的强度和角度，可以研究光的波动性质。

这在物理学研究中有着重要的应用，如衍射实验中使用的标准光栅。

•光谱学：光栅可以分散入射光，使其在平行出射的情况下，产生连续的光谱。

这种特性使得光栅在光谱学中得到广泛应用，例如光谱仪、光度计等。

•测量仪器：基于光栅的概念和原理，可以设计各种测量仪器，如位移测量、角度测量等。

光栅测量仪器具有高精度和稳定性的特点，在科学研究、工业生产中得到广泛应用。

3. 光栅在光学通信中的应用•光纤通信：光栅在光纤通信系统中起到重要作用。

通过光栅的应用，可以实现光纤通信中的多路复用和解复用，提高通信容量和速度。

光栅技术将光源发出的光信号拆分成多个不同频率的光信号，通过光纤进行传输，最后再利用光栅合并成原始信号。

•光栅光纤传感器：光栅光纤传感是一种通过对光纤中光的衍射进行测量的技术。

光栅作为传感器的一部分，可以通过测量衍射光信号的特性来获得与环境相关的物理量，如温度、压力、形变等。

这种技术具有高灵敏度、实时性强等优点，在工业控制、环境监测等领域得到广泛应用。

4. 光栅在显示技术中的应用•液晶显示器：液晶显示器中的光栅是用于控制和调节光的传输的一个关键部分。

光栅可以通过调整其周期性结构，使通过液晶材料的入射光的偏振方向发生改变，从而控制显示器的图像和亮度。

•投影显示器：光栅投影技术是一种通过光栅技术实现大尺寸高清晰度图像显示的技术。

利用光栅分割光谱，通过不同颜色的光栅分别投射到屏幕上，然后再进行合成，可以实现高品质、高亮度的投影显示效果。

5. 光栅在光学仪器中的应用•激光器：光栅是激光器中的一个重要组成部分。

通过光栅的作用，可以调谐激光器的波长，实现波长的选择性输出。

光纤光栅光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜。

当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输。

定义光纤光栅是利用光纤材料的光敏性（外界入射光子和纤芯内锗离子相互作用引起的折射率永久性变化），在纤芯内形成空间相位光栅，其作用的实质是在纤芯内形成（利用空间相位光栅的布拉格散射的波长特性）一个窄带的（投射或反射）滤光器或反射镜。

主要特点光纤光栅具有体积小、波长选择性好、不受非线性效应影响、极化不敏感、易于与光纤系统连接、便于使用和维护、带宽范围大、附加损耗小、器件微型化、耦合性好、可与其他光纤器件融成一体等特性，而且光纤光栅制作工艺比较成熟，易于形成规模生产，成本低，因此它具有良好的实用性，其优越性是其他许多器件无法替代的。

这使得光纤光栅以及基于光纤光栅的器件成为全光网中理想的关键器件。

1978年K.O.Hill等人首先在掺锗光纤中采用驻波写入法制成第一只光纤光栅，经过二十多年来的发展，在光纤通信、光纤传感等领域均有广阔的应用前景。

随着光纤光栅制造技术的不断完善，光纤光敏性逐渐提高；各种特种光栅相继问世，光纤光栅某些应用已达到商用化程度。

应用成果日益增多，使得光纤光栅成为最有发展前途、最具代表性和发展最为迅速的光纤无源器件之一。

分类随着光纤光栅应用范围的日益扩大，光纤光栅的种类也日趋增多。

根据折射率沿光栅轴向分布的形式，可将紫外写入的光纤光栅分为均匀光纤光栅和非均匀光纤光栅。

其中均匀光纤光栅是指纤芯折射率变化幅度和折射率变化的周期(也称光纤光栅的周期)均沿光纤轴向保持不变的光纤光栅，如均匀光纤Brag光栅(折射率变化的周期一般为0.1um量级)和均匀长周期光纤光栅(折射率变化的周期一般为100um量级);非均匀光纤光栅是指纤芯折射率变化幅度或折射率变化的周期沿光纤轴向变化的光纤光栅，如chirped 光纤光栅(其周期一般与光纤Bragg光栅周期处同一量级)、切趾光纤光栅、相移光纤光栅和取样光纤光栅等。

光纤布拉格光栅介绍光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating, FBG）是一种利用光纤自身制作的光学滤波器，具有狭窄的光频选择性和温度、应变等参数的灵敏度。

它在光通信、传感、光谱等领域有着广泛的应用。

本文将对光纤布拉格光栅的工作原理、制备方法以及应用进行详细介绍。

光纤布拉格光栅是通过在光纤的折射率分布中形成周期性的折射率变化来实现的。

这种周期性变化的折射率分布可以实现光的反射，产生一个特定的波长范围内的反射光谱特征。

光纤布拉格光栅的工作原理可以用光波的布拉格反射（Bragg reflection）来解释。

布拉格反射是指当光波从两个折射率不同的介质交界面垂直入射时，会产生一定的反射光。

而在光纤布拉格光栅中，通过周期性的折射率变化，可以形成类似的反射波。

当光波传输到光纤布拉格光栅中时，一部分光波会被布拉格光栅反射，形成特定波长的反射光谱特征。

这个特定波长与布拉格光栅的周期性折射率变化以及入射光波的角度和波长等因素有关。

制备光纤布拉格光栅的方法有多种，常见的方法包括干涉法、相位控制法、光刻法等。

其中，干涉法是最常用的一种方法。

该方法使用两束光波的干涉产生布拉格光栅的周期性折射率变化。

通过调节其中一束光波的频率或角度，可以实现所需的布拉格波长。

相位控制法则是通过对光纤进行局部加热或拉长控制相位的变化，从而形成周期性的折射率变化。

光刻法是将光敏感材料涂覆在光纤表面，利用光的曝光和显影过程形成布拉格光栅。

光纤布拉格光栅在光通信领域的应用非常广泛。

它可以用作滤波器，实现波分复用技术，将多个波长的光信号传输在同一根光纤中。

同时，光纤布拉格光栅还可以用于光纤传感。

由于其具有温度、应变等参数的灵敏度，可以通过监测光纤布拉格光栅的反射光谱变化，实现对环境参数的实时监测。

光纤布拉格光栅传感技术已广泛应用于温度、压力、应变、流速、湿度等传感领域。

除了光通信和传感领域，光纤布拉格光栅在其他领域也有重要的应用。

例如，在激光器中，光纤布拉格光栅可以用作模式锁定元件，实现激光的稳定输出。

所谓光纤光栅就是指光纤纤芯中周期性的折射率变化所形成的光栅效应。

光纤光栅是基于光纤的光敏特性制成的,是利用石英光纤的紫外光敏特性将光波导结构直接做在光纤上形成的光纤波导器件。

其实质上是在纤芯内形成一个窄带的滤波器或反射镜。

一般的土木工程,例如,桥梁、水坝、高速公路、楼房等,动辄需要几千万、上亿元的建设资金,而普通的修理和维护费用也相当可观。

因此,人们急于找到一种有效的方法来监测这些建筑物的内部状态,提高使用寿命,减少维护费用。

在众多解决方案中,最有发展前途的就是“3S ”系统。

“3S ”是智能材料(smart-material)、智能结构(smart-structure)和智能皮肤(smart-skin)的缩写。

它将高超的光纤光栅技术、光神经网络、光纤致动仪器有机地融为一体,利用掩埋或贴附技术把它们复合到制造现代运载体(如飞机、舰船、坦克等)或各种建筑体(如桥墩、大坝、楼房等)的框架、承力件外蒙皮的复合材料中,制成灵敏材料、灵敏结构和灵敏表皮形成智能传感系统。

“3S ”系统就像人体的“神经网络”一样,对被测体的多种参数如应变、温度、应力、老化、裂变等进行大面积实时综合测量、诊断和控制,并通过测量和数据处理系统进行状态分析,对各种越限行为及时告警,必要时采取应急措施。

1光纤光栅传感器的应用背景光纤光栅传感器的工作原理是借助某种装置将被测参量的变化转化为作用于光纤光栅上的应变或温度的变化,从而引起光纤光栅布拉格波长的变化。

通过建立并标定光纤光栅的应变或温度响应与被测参量变化关系,就可以由光纤光栅波长的变化,测出被测参量的变化[1]。

光纤光栅与光纤之间存在天然的兼容性。

它不仅具有易与光纤连接、损耗低、光谱特性好、可靠性高等特点,而且作为传感元件,具有其它传感器无可比拟的优点,即感应的信息用波长编码。

波长这个绝对参量不受光源功率的波动及连接或藕合损耗的影响,在一根光纤中可连续写入多个光栅构成光栅阵列。

由于光纤光栅具有抗腐蚀、抗电磁干扰、轻巧柔软等特点,因此,将光纤光栅阵列与波分复用和时分复用系统相结合,将其埋入材料和结构内部或贴装在其表面,可对材料的特性(如温度、压力、应变等)实现多点监测。