Spectral characteristics study of phase-shifted fiber Bragg gratings under pressure applied perpendicular to fiber axis

Abstract

Предмет исследования. Исследовано влияние давления перпендикулярно оси оптического волокна на волоконные брэгговские решетки с фазовым сдвигом. Метод. Запись решеток Брэгга производилась с помощью интерферометра Тальбота, а введение фазового сдвига-с помощью электрической дуги сварочного аппарата. В качестве источника излучения использовалась эксимерная лазерная система. Фиксировалось изменение спектров отражения при различных значениях давления на оптическое волокно. Основные результаты. Получены волоконные брэгговские решетки с фазовым сдвигом без использования высокоточных приборов на этапе введения фазового сдвига. Представлены результаты экспериментов по выявлению зависимости между приложенной массой и расстоянием между локальными минимумами в спектре отражения волоконной брэгговской решетки с фазовым сдвигом за счет наведенного двулучепреломления. Показано, что изменение спектральных характеристик связано с эффектом двулучепреломления за счет напряжений внутри волокна. Следствием этого является появление второго локального минимума в полосе отражения. Практическая значимость. Результаты исследования могут быть применены при создании чувствительного элемента волоконно-оптического датчика давления. Выполненное исследование демонстрирует возможности использования решеток Брэгга с фазовым сдвигом в качестве чувствительных элементов в волоконно-оптических датчиках давления. Ключевые слова волоконная брэгговская решетка, фазовый сдвиг, интерферометр Тальбота, эксимерный лазер, датчик давления, двулучепреломление Благодарности Работа выполнена в Университете ИТМО при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (проект №03.G25.31.0245).

Addressed Fiber Bragg Structures: Principles and Applications Overview

“…For the fabrication of the transmitting addressed structures with ultra-narrowband transparency windows in their spectra, the following techniques were chosen: the technique involving the spectra overlapping of two identical FBGs [20], the technology based on a stepped phase mask [21], and the method based on changing the geometry of an optical fiber using an electric arc of a welding machine [22]. All three methods use phase masks to record conventional FBGs, and a special mask with a thickness difference of 2300 nm was utilized in [21], using which a phase shift is formed at the place of the mask thickness step.…”

“…For more accurate control of the shift value, the scheme can use a Michelson interferometer based on bulk optical elements [20]. Then, in accordance with the technique presented in [22], the fiber is displaced by a distance equal to the first 2π-FBG length (L1) and the distance between the gratings (∆l), after which the second 2π-FBG with the length L2 ≠ L1 is recorded using the technology [20]. Since the recording conditions remain unchanged, the characteristics of both 2π-FBGs will be basically the same, except for a slight difference in the bandwidth of their spectra.…”

“…Since the recording conditions remain unchanged, the characteristics of both 2π-FBGs will be basically the same, except for a slight difference in the bandwidth of their spectra. At the next step, the fiber is placed in a splicer, and the electric arc induces a phase difference between the radiation reflected from both structures, thus creating a 3π-FBG structure, as it is shown in Figure 4.The bandwidth of the AFBS transparency windows created using the presented method is 30 -35 MHz [22]. [20] and [22].…”

“…At the next step, the fiber is placed in a splicer, and the electric arc induces a phase difference between the radiation reflected from both structures, thus creating a 3π-FBG structure, as it is shown in Figure 4.The bandwidth of the AFBS transparency windows created using the presented method is 30 -35 MHz [22]. [20] and [22].…”

“…Figure 4. The structure of an asymmetric 3π-FBG fabricated using a combination of techniques[20] and[22].…”