O que é grade de fibra
Fiber Bragg Grating (FBG) é um dispositivo óptico baseado em fibra óptica que reflete ou filtra a luz de comprimentos de onda específicos, formando uma estrutura de modulação de índice de refração periódica no núcleo da fibra. Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da tecnologia de detecção e comunicação de fibra óptica, as grades de fibra têm sido amplamente utilizadas nos campos industrial, médico, aeroespacial e outros. Este artigo apresentará detalhadamente os princípios, características e aplicações das grades de fibra com base nos tópicos e conteúdos quentes da Internet nos últimos 10 dias.
1. Princípio e estrutura da grade de fibra
O princípio básico da grade de fibra éReflexão de Bragg, ou seja, quando as ondas de luz passam por uma fibra óptica com modulação periódica do índice de refração, a luz de um comprimento de onda específico será refletida e os comprimentos de onda restantes serão transmitidos. Sua estrutura consiste principalmente nas seguintes partes:
| componentes | Descrição da função |
|---|---|
| núcleo | Principal canal de transmissão de sinal óptico, o índice de refração muda periodicamente |
| revestimento | Enrole o núcleo da fibra para garantir que o sinal óptico fique confinado dentro do núcleo da fibra |
| área rasterizada | Modulação periódica do índice de refração por laser UV ou métodos químicos |
2. Características da grade de fibra
As grades de fibra tornaram-se um dispositivo importante na tecnologia óptica moderna devido às suas propriedades únicas. Aqui estão suas principais características:
| Recursos | Descrição |
|---|---|
| Alta seletividade de comprimento de onda | Apenas comprimentos de onda específicos são refletidos, o restante é transmitido |
| Sensível à temperatura e à tensão | O comprimento de onda de reflexão muda com a temperatura ou tensão, adequado para detecção |
| Tamanho pequeno e peso leve | Fácil de integrar em sistemas complexos |
| Interferência anti-eletromagnética | Adequado para monitoramento em ambientes eletromagnéticos fortes |
3. Campos de aplicação de grades de fibra
De acordo com o conteúdo quente em toda a rede nos últimos 10 dias, as grades de fibra estão ativas nas seguintes áreas:
| Áreas de aplicação | Uso específico | Casos importantes (últimos 10 dias) |
|---|---|---|
| Comunicação de fibra óptica | Multiplexação por divisão de comprimento de onda, filtragem de sinal | FBG é usado para otimização de sinal óptico em redes 5G |
| Monitoramento da integridade estrutural | Monitoramento de deformação de pontes, aeronaves e edifícios | Um projeto ferroviário de alta velocidade usa FBG para monitorar a deformação dos trilhos em tempo real |
| equipamento médico | Endoscópio, sensor de temperatura | Novo sensor FBG para navegação cirúrgica minimamente invasiva |
| indústria energética | Monitoramento de oleodutos e gasodutos e pás de turbinas eólicas | Plataforma de energia eólica offshore implanta rede de sensores FBG |
4. Tendências de desenvolvimento tecnológico de grades de fibra Bragg
Combinada com os recentes pontos quentes, a tecnologia de grades de fibra está se desenvolvendo nas seguintes direções:
1.Integração de detecção multiparâmetro: Ao otimizar a estrutura da grade, vários parâmetros como temperatura, deformação e vibração podem ser monitorados simultaneamente.
2.Miniaturização e flexibilidade: Desenvolva grades de fibra flexíveis para atender às necessidades de fixação de estruturas complexas de superfícies curvas.
3.Análise Assistida por Inteligência Artificial: Use algoritmos de IA para processar dados de detecção de FBG para melhorar a precisão e a eficiência do monitoramento.
5. Resumo
Como um componente importante no campo óptico, as grades de fibra estão promovendo a inovação tecnológica em muitas indústrias com sua alta sensibilidade, anti-interferência e integrabilidade. A julgar pelos pontos críticos recentes, as suas aplicações nas áreas de monitorização de infra-estruturas, actualizações de equipamentos médicos e segurança energética são particularmente proeminentes. No futuro, com o avanço da ciência dos materiais e da tecnologia de fabricação, as funções e o desempenho das grades de fibra serão ainda mais expandidos, proporcionando um suporte técnico mais forte para uma sociedade inteligente.
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