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Faseroptischer Bragg-Gitter-Sensor mit faseroptischer Auswertung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000016915D
Original Publication Date: 1999-Jan-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-21

Publishing Venue

Siemens

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Authors:
Dr. Peter Krämmer [+details]

Abstract

Aufgrund der Braggschen Reflexionsbedingung k* l = 2*d*sin J ist bekannt, daß man die Wellenlänge l (k = 1, 2, 3 ...) einer durch ein Bragg-Kristallgitter reflektierten Strahlung dadurch bestimmen kann, indem man den zweifachen Abstand der Gitterebenen im Kristall mit dem Sinus des Winkels ( J ) zwischen Gitterebene und dem einfallendem Strahl multipliziert. Faseroptische Bragg-Gitter-Sensoren machen sich diesen bekannten Zusammenhang zunutze und reagieren auf eine Änderung des Brechungsindexes und des Gitterabstandes, welche durch eine Meßgröße wie z.B. eine Temperatur oder eine mechanische Spannung bewirkt werden, mit einer Änderung der reflektierten Bragg- Wellenlänge. Ein faseroptisches Bragg-Gitter kann mit konstanter oder auch mit gechirpter, d.h. mit zu- oder abnehmender Gitterperiode ausgebildet sein. Im ersten Fall refektiert das Bragg-Gitter im wesentlichen nur eine einzige Wellenlänge, im zweiten Fall dagegen einen größeren Wellenlängenbereich. Ein faseroptisches Bragg-Gitter mit gechirpter Gitterperiode wird hier als chirped Fasergitter bezeichnet. Sieht man außer der gechirpten Gitterperiode zusätzlich eine Schrägstellung von Gitterlinien des Bragg-Gitters vor, so kann man dadurch auch die Reflexionscharakteristik innerhalb des reflektierenden Wellenlängenbereichs beeinflussen. Den Winkel zwischen den schräggestellten Gitterlinien und der Normalen zur Lichtausbreitungsrichtung nennt man Blaze-Winkel. Durch diese Gitter-Schrägstellung wird ein einfallender Licht-Mode zumindest teilweise in einen Cladding-Moden gekoppelt, so daß keine weitere Ausbreitung dieses Anteils in der optischen Faser mehr erfolgt. Um innerhalb des reflektierenden Wellenlängenbereichs mit zunehmender Wellenlänge einen abnehmenden Reflexionsfaktor zu erhalten, ist ein in Richtung des einfallenden Lichtes zunehmender Blaze-Winkel notwendig. Ein Bragg-Gitter mit linear abnehmender Reflektivität wird in der englischsprachigen Fachliteratur als ‘Linear discriminator fiber Bragg grating’ bezeichnet.