• 光纖光柵

光纖光柵是在1978 年由加拿大通信研究中心的 K.Hill 等人發明的。他是利用曝光（或光刻）技術在光纖上形成的折射率（或物理損傷）的周期性分布結構，稱為光纖光柵。光纖光柵能夠把光纖中傳輸的某一特定波長光的反射，由于其反射波長滿足Bragg衍射方程，所以把這種光柵稱為光纖Bragg光柵（fiber Bragg grating），英文縮寫FBG。

• 光纖光柵傳感原理

光纖光柵周期在幾百納米數量級，當某一寬帶光源的光入射到光纖光柵中時，折射率分布的周期性結構導致某一特定波長光的反射，反射光的波長由Bragg公式確定

                          （1），式中，、和分別為光纖光柵的反射波長、有效折射率和周期。

當環境溫度和光纖光柵受到應變作用時，光纖光柵的反射波長發生改變，改變量由下式給出

                      （2），式中, 為有效彈光系數,p 11和p 12為彈光系數, 為纖芯材料的泊松比，為彈性體的熱膨脹系數，為光纖的熱光系數，為溫度改變量，為光纖的軸向應變。

如果光纖光柵不受應變作用時，（2）式變為

                                （3），此時，光纖光柵可用作溫度傳感器。

如果溫度和應變同時作用，由（2）式可得

                   （4）。

公式（4）表明：如果已知光纖光柵諧振波長的漂移量及其溫度的改變量，就可以計算出光纖光柵的應變，此時，光纖光柵可用作應變傳感器。

• 光纖光柵傳感的優勢與特點

1. 光纖光柵器件集成在光纖內部，體積小、重量輕、無源無電、不怕灰塵，具有電磁信號干擾的能力，不怕雷電，可在易燃易爆和強電磁干擾等惡劣環境使用；
2. 光纖光柵傳感器采用光波長編碼，采用“波分復用”、“時分復用”和“空分復用”技術，容易組網，形成大規模光纖光柵傳感網絡，特別適合于大型結構工程、航空、航天等領域應用；
3. 光纖光柵傳感器信號可進行遠距離傳輸，距離可達幾十公里，適合用于大型結構工程遠距離實時在線監測，尤其適合在無人區、無電區以及惡劣的環境進行長期監測；
4. 光纖與碳纖維材料兼容，可嵌入到復合材料內部，對復合材料損傷進行識別。