光纤光栅简介及应用，什么是弱反射光纤光栅阵列

光纤光栅简介及应用，什么是弱反射光纤光栅阵列目前成熟的弱反射光纤光栅阵列制备工艺是拉丝塔在线刻栅技术，它是在拉丝塔对光纤预制棒进行拉丝处理后，通过相位掩模板系统刻写WFBG，再利用涂覆装置进行光纤涂覆。相对于传统的FBG，WFBG还具有以下几项优势：图2. 弱反射光纤光栅阵列示意图图1. FBG结构及波长选择性2、弱反射光纤光栅（WFBG）的概念弱反射光纤光栅（WFBG）是一种低反射率的FBG，其反射率通常小于0.1%。弱反射光纤光栅阵列是在一根光纤上密集刻写成千上万WFBG，栅距（从中心到中心的间隔）可小到10mm，相邻两光栅的间隔可小到1mm。

弱反射光纤光栅，简称弱栅，是指反射率低于0.1%，甚至0.01%的光栅。相较于传统强反射率光栅，一根光纤上往往只能复用几十个光栅，弱栅在单根光纤上可以复用成千上万个光栅，这进一步增加了单根光纤的复用光栅数量（传感容量），在传感领域具有较大的应用前景，近年来备受关注。昊衡科技对弱反射光纤光栅（WFBG）阵列作简单介绍。

1、光纤布拉格光栅（FBG）的概念

FBG基本原理是在光纤特定位置通过紫外光或飞秒激光照射光纤，使具有光敏性的光纤纤芯产生周期性的折射率分布，形成光栅敏感区。它对波长具有选择性，能够使特定波长的光反射，而使其他光透过，相当于一种窄带反射式滤波器。其反射的中心波长信号跟光栅周期和纤芯的有效折射率有关。

将FBG光栅区用作传感区，当其所处外界环境温度或应力变化，外力作用下会导致FBG的栅区长度或纤芯的有效折射率改变，而引起FBG特定中心波长的移动。通过光谱分析仪或波长解调技术对FBG波长变化进行检测，可实现待测物的应变或温度测量。

图1. FBG结构及波长选择性

2、弱反射光纤光栅（WFBG）的概念

弱反射光纤光栅（WFBG）是一种低反射率的FBG，其反射率通常小于0.1%。弱反射光纤光栅阵列是在一根光纤上密集刻写成千上万WFBG，栅距（从中心到中心的间隔）可小到10mm，相邻两光栅的间隔可小到1mm。

图2. 弱反射光纤光栅阵列示意图

目前成熟的弱反射光纤光栅阵列制备工艺是拉丝塔在线刻栅技术，它是在拉丝塔对光纤预制棒进行拉丝处理后，通过相位掩模板系统刻写WFBG，再利用涂覆装置进行光纤涂覆。相对于传统的FBG，WFBG还具有以下几项优势：

• 沿光纤的长度方向，WFBG可覆盖高达95%的范围；
• 无需剥离涂层，光纤的机械强度高；
• 涂层均匀覆盖和无拼接配置光栅阵列，阵列复用能力得到极大增强；
• 同波长弱反射光纤光栅阵列可结合OFDR分布式光纤传感技术，实现高稳定、高分辨、分布式应变温度测量。

图3. OFDR设备测量WFBG阵列

OFDR光频域反射仪（OSI-S高精度分布式光纤传感系统）为国产自研设备，由武汉昊衡科技有限公司生产发布，空间分辨率高达1mm，温度和应变测量精度最高可达±0.1℃和±1.0με。该系统采用常规单模光纤作传感器，兼容高密度弱反射光纤光栅阵列，在一根光纤上可同时测量成千上万传感点，广泛应用于短距离、高分辨、高精度温度和应变测量领域。

高精度分布式光纤传感系统

弱反射光纤光栅阵列应用价值潜力巨大，后续在光纤传感领域会越来越受重视。