光栅传感器简介

65438-0978年，加拿大渥太华通信研究中心的K·O·希尔等人首先在掺锗石英光纤中发现了光纤的光敏效应，用驻波写入法制作了世界上第一个光纤光栅。19*，美国联合技术研究中心的G. Meltz等人实现了光纤布拉格光栅(FBG)的紫外激光侧面写入技术，在光纤布拉格光栅的制作技术上取得了突破。随着光纤光栅制造技术的不断提高，其应用成果与日俱增。由于光纤光栅的实际应用，从光纤通信、光纤传感计算到光信息处理的整个领域都将发生革命性的变化。光纤光栅技术是光纤技术继掺铒光纤放大器(EDFA)技术之后的又一重大技术突破。

光纤光栅是利用光纤的光敏性制作的。所谓光纤中的光敏性，是指激光通过掺杂光纤时，光纤的折射率会随光强的空间分布而变化的特性。在纤芯中形成的空间相位光栅的本质是在纤芯中形成窄带(透射或反射)滤波器或反射镜。利用这一特性，可以制造出许多性能独特的光纤器件，这些器件都具有反射带宽宽、附加损耗小、体积小、易于与光纤耦合、与其他光学器件兼容、不受环境灰尘影响等一系列优异性能。

光纤光栅有很多种，主要分为两类:一类是布拉格光栅(又称反射或短周期光栅)，另一类是透射光栅(又称长周期光栅)。光纤光栅在结构上可分为周期结构和非周期结构，在功能上也可分为滤波光栅和色散补偿光栅。其中，色散补偿光栅为非周期光栅，也称为啁啾光栅(chirp grating)。目前，光纤光栅的应用主要集中在光纤通信和光纤传感器领域。

在光纤传感器领域，光纤光栅传感器的应用前景非常广阔。由于光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、体积小(标准裸光纤为125um)、重量轻、耐温性好(工作上限温度可达400℃ ~ 600℃)、复用能力强、传输距离远(传感器到解调端可达数公里)、耐腐蚀、灵敏度高、无源器件、易变形等优点，早在1988就被成功应用于航空航天领域，成为一种有效的无损检测手段。同时，光纤光栅传感器还可用于化学医学、材料工业、水利电力、船舶、煤矿等领域，以及土木工程领域的混凝土构件和结构(如建筑、桥梁、大坝、管道、隧道、集装箱、高速公路、机场跑道等。)来衡量结构完整性和整体性。