Frequently Asked Questions on Fiber Bragg Grating Technology & Systems

Optical sensors based on Fiber Bragg Gratings (FBG) are becoming increasingly popular. They are easy to install, immune to electromagnetic interferences and can also be used in highly explosive atmospheres. But just how does a fiber Bragg grating work?

Our experts answer this and other questions about measuring with light:

The Technology

Comment fonctionne un réseau de Bragg ?

Un réseau de Bragg comporte de nombreux points de réflexion qui reflètent des longueurs d'onde de lumière particulières selon l’incident crée sur la fibre. Cet incident est créé en soumettant le noyau de la fibre à une lumière UV intense. Ce procédé s'appelle également « inscription ». L'inscription d’un grand nombre de points de réflexion sur la fibre à intervalles réguliers constitue en fait le réseau.

Fig. 1: Structure d'un réseau de Bragg

La distance entre les points de réflexion d'un réseau de Bragg est toujours la même. La longueur d'onde qui est réfléchie correspond exactement au pas du réseau de Bragg. Toutes les autres longueurs d'onde sont transmises par le réseau sans être réfléchies ou atténuées. L'interférence de la lumière entre chaque pic de réflexion crée un pic de réflexion déterminé par la distance des points du réseau entre eux.

 

Si toutes les réflexions sont en phase - dans ce cas la longueur d'onde correspond à la distance des points de réflexion - ceci a pour conséquence la construction d’une interférence en ce point. La longueur d'onde de ce pic de réflexion est déterminée par l'interrogateur. Dès que la fibre du réseau de Bragg est soumise à une contrainte, la distance de réflexion varie et une longueur d'onde différente est réfléchie.

C’est ainsi que la  variation de la longueur d'onde de Bragg est déterminée. Par analogie avec les jauges de contraintes métalliques, l’équation suivante s’applique :


Avec

λ  longueur d'onde initiale du réseau de Bragg (longueur au départ de la mesure)
Δλ  variation de longueur d'onde de la jauge sous contraintes
k    facteur de jauge
ε   Déformation

Les jauges basées sur le principe du réseau de Bragg dite jauges optiques ont une épaisseur supérieure à celle des jauges de contrainte électriques. Quand une contrainte de flexion agit sur des composants minces, elle génère une erreur de mesure qui ne peut être négligée mais qui est toutefois facile à compenser:

 


Avec

εOF    Déformation sur la surface du composant
εAnz   Déforamation mesurée par la fibre
h    Epaisseur du composant
d    Distance entre la fibre et la surface du composant

Les jauges optiques de HBM ont un distance de: d=0.5 mm.


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