¿Cuál es la función y el principio de la rejilla de fibra?

? Descripción general de los principios y parámetros característicos de las rejillas de fibra El método de formación de rejillas de fibra utiliza principalmente varios láseres para provocar cambios periódicos en el índice de refracción axial de la fibra óptica, formando así una rejilla de fase en el espacio permanente. Su función es esencialmente formar un filtro o espejo (transmisivo o reflectante) en el núcleo de la fibra para reflejar modos guiados con frecuencias/longitudes de onda específicas. El principio es similar al revestimiento antirreflectante multicapa y su longitud de onda de filtrado se llama longitud de onda de Bragg. Bajo ciertas condiciones, la longitud de onda de Bragg es igual al índice de refracción efectivo de la posición de la rejilla multiplicado por el período geométrico de la rejilla. El índice de refracción efectivo y el período de la rejilla cambiarán con los cambios de temperatura y estado de tensión. utilizado en la detección de estrés y temperatura.

Aplicaciones y Mercados de las Rejillas de Fibra de Bragg

Aplicaciones de las Rejillas de Fibra de Bragg en Sistemas de Comunicación de Fibra Óptica Las rejillas de Fibra de Bragg, como un nuevo tipo de dispositivo óptico, se utilizan principalmente en comunicaciones de fibra óptica. , Detección de fibra óptica y tratamiento de información óptica. En las comunicaciones por fibra óptica, se realizan y utilizan ampliamente muchas funciones especiales. Los equipos de fibra óptica activa y pasiva pueden estar compuestos de la siguiente manera:

Dispositivos activos: láser de fibra (el reflector de rejilla de banda estrecha se utiliza en DFB y otras estructuras, con características como láser semiconductor de longitud de onda ajustable); rejilla de fibra como retroalimentación Cavidad externa, utilizada para estabilizar la fuente de luz de la bomba de 980 nm; amplificador de fibra EDFA (rejilla de fibra para lograr ganancia plana y reflexión de luz residual de la bomba); amplificador de fibra Ramam (resonador de rejilla de Bragg);

Componentes pasivos: Filtros (banda estrecha, banda ancha y banda eliminada; reflexión y transmisión); multiplexores de división de longitud de onda WDM (conjuntos de rejillas de guía de ondas, combinaciones de rejilla/filtro); multiplexores de adición y caída OADM (enrutamiento de rejillas compensadores (chirrido lineal) Rejilla de fibra chirriada); realiza compensación de un solo canal y la rejilla de fibra de muestreo realiza compensación multicanal en el sistema WDM; convertidor de longitud de onda codificador OCDMA retardado codificador de rejilla de fibra).

En sensores

Desde su aparición, la rejilla de Bragg de fibra (FBG) se ha utilizado ampliamente en el campo de la detección de fibra óptica. Los sensores de rejilla de fibra han atraído cada vez más atención debido a sus ventajas como interferencia antielectromagnética, resistencia a la corrosión, aislamiento eléctrico, alta sensibilidad y bajo costo, y buena compatibilidad con fibras ópticas comunes. Dado que la longitud de onda resonante de la rejilla de fibra es sensible a los cambios de tensión, deformación y temperatura, se utiliza principalmente para medir la temperatura y la tensión. El sensor se basa en los parámetros externos de Bragg (temperatura o tensión y deformación).

Modula la longitud de onda central de la rejilla de fibra para obtener información de detección. Por lo tanto, el sensor tiene alta sensibilidad, fuerte capacidad antiinterferente, bajos requisitos de energía y estabilidad para la fuente de luz, y es adecuado para mediciones precisas y exactas. Los sensores de rejilla de fibra de Bragg representan ahora el 44,2% de los materiales fabricados principalmente de fibras ópticas. Los sensores de rejilla de fibra de Bragg ya se utilizan en una variedad de aplicaciones, como el monitoreo de carreteras, puentes, presas, minas, aeropuertos, barcos, geotecnología, ferrocarriles y depósitos de petróleo o gas. Una dirección de desarrollo de sensores son los sensores distribuidos multipunto, que utilizan principalmente una combinación de WDM, TDM, SDM y CDMA.

En filtros

Los filtros de fibra óptica son componentes pasivos importantes en las comunicaciones de fibra óptica. La aparición de las rejillas de fibra realmente hace realidad los filtros totalmente de fibra. Los filtros de rejilla de fibra tienen un bajo costo, son compatibles con fibras ópticas y son fáciles de integrar. Son dispositivos ideales en sistemas de comunicación de fibra óptica. Con la madurez de la tecnología de producción de rejillas de fibra y el enriquecimiento de varios métodos de ajuste de longitud de onda, filtros de banda ancha monocanal y multicanal, filtros de banda de alta reflectividad y filtros de paso de banda de banda estrecha y baja pérdida en todo el rango de longitud de onda. de 1520 a 1560 nm, los filtros de rejilla de fibra plana de ganancia han atraído una amplia atención. Además, las rejillas de fibra también se utilizan para compensación de dispersión en sistemas SDH y multiplexación add-drop en sistemas WDM.

Compensación de dispersión

Para la fibra monomodo ordinaria G.652, el valor de dispersión a 1550 nm es positivo. Cuando los pulsos de luz se propagan a través de él, la luz de longitud de onda corta y la luz de longitud de onda larga viajan más rápido. Después de transmitir una cierta distancia, el pulso se amplía, formando dispersión en el material de la fibra. Si el extremo largo del período de la rejilla está al frente, entonces la luz de longitud de onda larga se reflejará en el extremo frontal de la rejilla y la luz de longitud de onda corta se reflejará al final de la rejilla, por lo que la longitud de onda corta la luz se propagará 2L más que la luz de longitud de onda larga (L es la longitud de la rejilla), lo que producirá una diferencia de retardo de tiempo entre la luz de longitud de onda larga y la luz de longitud de onda corta, formando así la dispersión de la rejilla. Cuando el pulso de luz pasa a través de la rejilla, el retraso de la luz de longitud de onda corta es mayor que el retraso de la luz de longitud de onda larga, que simplemente desempeña el papel de ecualización de la dispersión, logrando así la compensación de la dispersión.

En los láseres de fibra

El láser de fibra consta de un material de trabajo, una fuente de bombeo y una cavidad resonante. La fibra de ganancia es el medio de ganancia que genera fotones. Como energía externa, la luz de la bomba hace que el medio de ganancia logre una inversión del número de partículas, es decir, la fuente de la bomba consta de dos espejos, que funcionan para realimentar y amplificar los fotones en el medio de trabajo; En los láseres de fibra, el resonador que constituye el espejo normalmente consta de un par de rejillas de fibra (una rejilla de alta reflexión y una rejilla de baja reflexión con longitudes de onda centrales coincidentes). La luz de la bomba proveniente de la fuente de la bomba ingresa a la fibra de ganancia y es absorbida, y luego se invierte el número de partículas del nivel de energía en el medio de ganancia. Cuando la ganancia en la cavidad resonante es mayor que la pérdida, se formará una oscilación láser entre las dos rejillas de fibra, generando así una salida de señal láser.