用準分子器搭建光纖布拉格光柵（FBG）製造系統
1. 光纖布拉格光柵（FBG）基本知識
1978 年，Ken Hill 演示了第一個光纖布拉格光柵。最初，光柵是使用沿光纖纖芯傳播的可見激光製作的。1989 年，Gerald Meltz 及其同事演示了更加靈活的橫向全息刻印技術，其中激光照明來自光纖側面。該技術利用紫外激光的干涉圖樣來創建光纖布拉格光柵的週期性結構。
圖1：光纖纖芯有效折射率的週期性調製
光纖布拉格光柵 (FBG) 是一種分佈式布拉格反射器，構建在一小段光纖中，可以反射特定波長的光並透射所有其他波長。這是通過使光纖纖芯的折射率產生週期性變化來實現的，從而產生特定波長的介質鏡。因此，光纖布拉格光柵可以用作內置光學濾波器來阻擋某些波長，可以用於傳感應用，也可以用作特定波長的反射器。
圖2：當寬帶光發射到帶有光纖布拉格光柵的光纖中時，只有一種顏色的光會被反射，其他顏色的光則會在光纖中傳輸
2. 光纖布拉格光柵（FBG）主要應用
- - 光通信-光纖布拉格光柵是現代光通信網絡的關鍵。它們廣泛應用於WDM網絡（波分複用）??和光纖激光器
- - 光學傳感器：基於光纖布拉格光柵的光學傳感器通常用於測量惡劣環境下的溫度和應變，以及結構健康監測
以下為光纖布拉格光柵作為光學傳感器的實際應用例子：
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全尺寸螺旋槳 |
自感應電機 |
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圖3：每個葉片上粘貼了 67 |
圖4：在轉子上佈置傳感器 |
在上列應用中，FBG是多參數同時測量的重要手段：
- - 溫度Temperature
- - 扭矩/應變Torque/Strain
- - 振動Vibration
- - 轉子轉速Rotor speed
- - 轉子位置Rotor position
3. 採用準分子器搭建光纖布拉格光柵（FBG）製造系統的例子
圖5：採用準分子器搭建光纖布拉格光柵（FBG）製造系統的結構
● 光敏光纖：當光纖纖芯暴露於圖案化紫外光下時，其折射率可以進行調製
光纖的光致折射率變化的光敏性主要表現在244nm紫外光的錯吸收峰附近，因此成柵光源都是紫外光。
● 準分子激光器：產生248nm的紫外光
大部分成柵方法是利用激光束的空間干涉條紋，所以成柵光源的空間相干性特別重要。目前，主要的成柵光源有準分子激光器。窄線寬準分子激光器、倍頻Ar離子激光器、倍頻染料激光器、倍頻OPO激光器等，根據實驗結果，窄線寬準分子激光器是目前用來製作光纖光柵最為適宜的光源。它可同時提供193nm（氣體介質ArF）和248nm（氣體介質KrF）兩種有效的寫入波長並有很高的單脈衝能量，可在光敏性較弱的光纖上寫入光柵並實現光纖光柵在線製作。
● 平柱面透鏡：用於將激光束聚焦到相位掩模版上
● 相位掩模版：創建干涉圖樣並將其印製到光敏光纖上
相位掩模版用於在暴露於紫外光束時產生干涉圖案，從而引起光纖芯折射率的調製。
圖6：相位掩模版技術
參考Reference：
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