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Das FBG-Prinzip

Faser-Bragg-Gitter werden hergestellt, indem der Kern einer Einmodenfaser einem periodischem Muster von intensivem Laserlicht seitlich ausgesetzt wird. Die Belichtung bewirkt eine permanente Erhöhung des Brechungsindex des Faserkerns, wodurch eine Modulation mit festem Index entsprechend dem Belichtungsmuster erzeugt wird.

Faser-Bragg-Gitter werden hergestellt, indem der Kern einer Einmodenfaser einem periodischem Muster von intensivem Laserlicht seitlich ausgesetzt wird. Die Belichtung bewirkt eine permanente Erhöhung des Brechungsindex des Faserkerns, wodurch eine Modulation mit festem Index entsprechend dem Belichtungsmuster erzeugt wird. Diese Modulation mit festem Index wird Gitter genannt.

Abbildung 1: Funktionsprinzip von FBG

Bei jeder periodischen Brechungsänderung wird eine kleine Lichtmenge reflektiert. Alle reflektierten Lichtsignale vereinigen sich kohärent zu einer großen Reflexion bei einer bestimmten Wellenlänge, wenn die Gitterperiode ungefähr die Hälfte der Wellenlänge des Eingangslichts beträgt. Dies wird als Bragg-Bedingung bezeichnet, und die Wellenlänge, bei der diese Reflexion auftritt, wird als Bragg-Wellenlänge bezeichnet. Lichtsignale bei anderen Wellenlängen als der Bragg-Wellenlänge, die nicht phasenangepasst sind, sind im Wesentlichen transparent. Dieses Prinzip ist in Abbildung 1 dargestellt.

Daher breitet sich Licht mit vernachlässigbarer Dämpfung oder Signalschwankung durch das Gitter aus. Nur die Wellenlängen, die die Bragg-Bedingung erfüllen, werden beeinflusst und stark zurückreflektiert. Die Fähigkeit, die Gitterwellenlänge genau voreinzustellen und beizubehalten, ist ein grundlegendes Merkmal und ein Vorteil von Faser-Bragg-Gittern.

Die zentrale Wellenlänge der reflektierten Komponente erfüllt die Bragg-Beziehung: λBragg = 2nΛ, wobei n der Brechungsindex und Λ die Periode der Brechungsindexänderung des FBG ist. Aufgrund der Temperatur- und Dehnungsabhängigkeit der Parameter n und Λ ändert sich auch die Wellenlänge der reflektierten Komponente in Abhängigkeit von Temperatur und / oder Dehnung (siehe Abbildung 2) reflektierte FBG-Wellenlänge.

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