Fiber Bragg-gitter

Fiber Bragg-gitter (FBG), på engelskan Fibre Bragg grating, är en Braggspegel som skapats i en del av en optisk fiber och som reflekterar ljus av en viss våglängd men släpper igenom ljus av andra våglängder.^[1] Den reflekterade våglängden uppfyller Braggs lag för gittret och kallas Bragg-våglängden. Gittret åstadkomms genom att skapa en periodisk variation i brytningsindex i fiberkärnan, vilket resulterar i en våglängdsspecifik dielektrisk spegel. Ett fiber Bragg-gitter kan därför användas som ett optiskt filter som blockerar vissa våglängder eller som en våglängds-specifik reflektor.

Fiber Bragg-Gitter i en optisk fiber. Övre bilden: principskiss av den optiska fibern med fiber Bragg-gitter. Områdena markerade n₃ har ett annat brytningsindex än resten av fiberkärnan som har brytningsindex n₂. Mellersta diagrammet: brytningsindex i fiberkärnan. Nedre diagrammen: spektral respons: vänster: input, mitten: transmission, höger: reflektion.
${\displaystyle \Lambda }$ = gitterperiod, n = brytningsindex, n₀ = omgivningens brytningsindex, n₁ = mantelns brytningsindex, n₂ = fiberkärnans brytningsindex, n₃ = gittrets brytningsindex, P_I = ingångseffekt, P_B = reflekterad effekt, P_T = transmitterad effekt, ${\displaystyle \lambda }$ = ljusets våglängd, ${\displaystyle \lambda }$_B = Bragg-våglängd.

Den reflekterade våglängden (${\displaystyle \lambda }$_B), Bragg-våglängden, är:

${\displaystyle \lambda _{B}=n_{\text{eff}}\cdot 2\Lambda }$

där n_eff är det effektiva brytningsindexet och Λ gitterperioden, alltså gittrets "våglängd".

Praktiskt skapas Fiber Bragg-gitter vanligen genom att utsätta en optisk fiber för ett mönster av intensivt laserljus vinkelrätt mot fiberns riktning.^[2] Detta leder till en permanent ökning av fiberkärnans brytningsindex på de ställen som exponerats för laserljuset.

Användningsområde

Fiber Bragg-gitter kan användas som optiska sensorer för att mäta bland annat längd- och temperaturförändringar genom att den reflekterade våglängden förändras när den optiska fibern sträcks eller ändrar temperatur.^[1]