एक फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग (एफबीजी) ऑप्टिकल फाइबर पर आधारित एक विशेष ऑप्टिकल डिवाइस है। यह फाइबर कोर में एक आवधिक अपवर्तक सूचकांक मॉड्यूलेशन संरचना शुरू करके प्रकाश के विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के प्रतिबिंब या संचरण पर नियंत्रण प्राप्त करता है। इसके फायदों जैसे कि उच्च संवेदनशीलता, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के लिए प्रतिरक्षा, और एकीकरण में आसानी के कारण, एफबीजी व्यापक रूप से संचार, संवेदन, स्वास्थ्य सेवा, एयरोस्पेस, और बहुत कुछ जैसे क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं।
1। एफबीजी के मौलिक सिद्धांत
FBGs का मुख्य सिद्धांत ब्रैग विवर्तन है। जब प्रकाश एक ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से फैलता है और आवधिक अपवर्तक सूचकांक विविधताओं (यानी, झंझरी संरचना), एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य की रोशनी (ब्रैग तरंग दैर्ध्य, λ के साथ एक क्षेत्र का सामना करता है।B) परिलक्षित होता है, जबकि अन्य तरंग दैर्ध्य प्रेषित होते हैं। ब्रैग तरंग दैर्ध्य झंझरी अवधि (λ) और कोर के प्रभावी अपवर्तक सूचकांक द्वारा निर्धारित किया जाता है (एन)उड़ानों), के रूप में व्यक्त: λB = 2nउड़ानोंΛ
जब बाहरी स्थितियां (जैसे तापमान, तनाव, या दबाव) बदल जाती हैं, तो झंझरी की अवधि या अपवर्तक सूचकांक शिफ्ट होता है, जिससे ब्रैग तरंग दैर्ध्य में एक शिफ्ट होता है। इस बदलाव की निगरानी करके, उच्च - भौतिक मात्रा के सटीक माप प्राप्त किए जा सकते हैं।
2। एफबीजी के निर्माण के तरीके
वर्तमान में, एफबीजी मुख्य रूप से पराबैंगनी (यूवी) लेजर शिलालेख तकनीकों का उपयोग करके गढ़े जाते हैं, जिनमें सामान्य तरीकों के साथ शामिल हैं:
- चरण मास्क विधि: एक यूवी लेजर एक चरण मास्क के माध्यम से फाइबर को विकिरणित करता है, कोर में एक आवधिक अपवर्तक सूचकांक मॉड्यूलेशन बनाता है। बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त।
- हस्तक्षेप विधि: दो सुसंगत यूवी लेजर बीम फाइबर पर झंझरी संरचना बनाने के लिए हस्तक्षेप करते हैं, अनुकूलित आवश्यकताओं के लिए उच्च लचीलापन प्रदान करते हैं।
- फेमटोसेकंड लेजर डायरेक्ट राइटिंग: फाइबर के अंदर सीधे झंझरी को अंजाम देने के लिए अल्ट्राफास्ट स्पंदित लेज़रों का उपयोग करता है, कठोर वातावरण (जैसे, उच्च तापमान या विकिरण) में स्थिर झंझरी निर्माण के लिए उपयुक्त है।
3। मुख्य प्रकार के एफबीजी
अपवर्तक सूचकांक मॉड्यूलेशन पैटर्न और अनुप्रयोग आवश्यकताओं के आधार पर, FBGs को वर्गीकृत किया जा सकता है:
- वर्दी FBG: एक निरंतर अपवर्तक सूचकांक मॉड्यूलेशन अवधि की सुविधा है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से संकीर्ण फ़िल्टरिंग और सेंसिंग के लिए किया जाता है।
- chirped fbg: झंझरी की अवधि धीरे -धीरे फाइबर अक्ष के साथ भिन्न होती है, फैलाव मुआवजे के लिए उपयोगी और वितरित संवेदन।
- झुका हुआ FBG: झंझरी फ्रिंज को एक कोण पर फाइबर अक्ष पर झुकाया जाता है, जो कि क्लैडिंग मोड के साथ कोर मोड को युग्मित करता है, जैव रासायनिक सेंसिंग के लिए उपयुक्त है।
- लंबी अवधि FBG (LPFG): एक लंबी झंझरी अवधि (सैकड़ों माइक्रोमीटर) है, जो विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर मोड युग्मन को सक्षम करता है, तापमान और अपवर्तक सूचकांक संवेदन के लिए आदर्श है।
4। एफबीजी के अनुप्रयोग
उनके कॉम्पैक्ट आकार, हस्तक्षेप प्रतिरोध और वितरित संवेदन क्षमताओं के लिए धन्यवाद, एफबीजी में व्यापक अनुप्रयोग हैं:
- फाइबर ऑप्टिक कम्युनिकेशंस: फ़िल्टरिंग, फैलाव मुआवजे और वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (WDM) सिस्टम में लेजर स्थिरीकरण के लिए उपयोग किया जाता है।
- संरचनात्मक स्वास्थ्य निगरानी: वास्तविक समय में तनाव, तापमान और कंपन की निगरानी के लिए बड़ी संरचनाओं (जैसे, पुल, विमान, पवन टर्बाइन) में एम्बेडेड।
- मेडिकल डिटेक्शन: एंडोस्कोप में लागू किया गया और बल प्रतिक्रिया और तापमान की निगरानी के लिए न्यूनतम इनवेसिव सर्जिकल टूल।
- तेल और बिजली उद्योग: उच्च - वोल्टेज केबल में पाइपलाइनों और तापमान की निगरानी में रिसाव का पता लगाने के लिए उपयोग किया जाता है।
- एयरोस्पेस: संरचनात्मक विरूपण और थर्मल तनाव की निगरानी के लिए विमान के पंखों और अंतरिक्ष यान के गोले में तैनात।
5। एफबीजी के भविष्य के रुझान
स्मार्ट सेंसिंग और इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) में प्रगति के साथ, FBGs के लिए प्रमुख अनुसंधान दिशाओं में शामिल हैं:
- मल्टी - पैरामीटर सेंसिंग: एक साथ तापमान, तनाव, दबाव, अपवर्तक सूचकांक, और बहुत कुछ मापने में सक्षम उपन्यास झंझरी संरचनाएं विकसित करना।
- लचीला FBGs: पहनने योग्य उपकरणों और रोबोटिक स्पर्शक संवेदन में अनुप्रयोगों का विस्तार करने के लिए लचीली सामग्री के साथ एकीकृत।
- ai - सहायक विश्लेषण: FBG सेंसिंग सिस्टम में डेटा प्रोसेसिंग और प्रेडिक्टिव सटीकता को बढ़ाने के लिए मशीन लर्निंग एल्गोरिदम का संयोजन।
निष्कर्ष
एक उच्च - प्रदर्शन ऑप्टिकल डिवाइस के रूप में, FBGs अपने अद्वितीय संवेदन तंत्र और व्यापक अनुप्रयोग क्षमता के कारण आधुनिक ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक तकनीक का एक महत्वपूर्ण घटक बन गया है। भविष्य में, नई सामग्रियों और निर्माण तकनीकों में सफलताओं से स्मार्ट सेंसिंग, 5 जी संचार, बायोमेडिकल अनुप्रयोगों, और अधिक में अपनी भूमिका का विस्तार होगा, उच्च - तकनीकी उद्योगों में प्रगति की प्रगति।