一、技術(shù)原理與特性

光纖光柵是通過紫外激光在光纖纖芯內(nèi)形成周期性折射率調(diào)制結(jié)構(gòu)的光學(xué)器件。其核心工作原理基于布拉格反射條件：當(dāng)寬帶光信號通過FBG時，特定波長的光（布拉格波長）會被反射，其余波長則透射。布拉格波長會隨外界環(huán)境（如應(yīng)變、溫度等）的變化而發(fā)生漂移，這一特性構(gòu)成了FBG在傳感和通信中應(yīng)用的基礎(chǔ)。

FBG具有多項(xiàng)突出特性：高波長選擇性（窄帶反射）、低插入損耗、全光纖結(jié)構(gòu)、抗電磁干擾、耐腐蝕等。這些特性使其特別適合在復(fù)雜環(huán)境中長期穩(wěn)定工作。

二、光通信領(lǐng)域的應(yīng)用

在光通信系統(tǒng)中，F(xiàn)BG主要發(fā)揮波長選擇與調(diào)控功能：

1. 波分復(fù)用/解復(fù)用器

FBG可作為窄帶反射鏡，在密集波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)特定信道的分離與組合。多個不同周期的FBG級聯(lián)使用，可以構(gòu)成緊湊型波分復(fù)用器件，顯著提高光纖通信容量。

2. 色散補(bǔ)償器件  

利用啁啾光纖光柵（CFBG）的波長相關(guān)群時延特性，可補(bǔ)償光纖傳輸中的色散效應(yīng)，改善高速通信系統(tǒng)的信號質(zhì)量。這種方案比傳統(tǒng)色散補(bǔ)償光纖更緊湊、更經(jīng)濟(jì)。

3. 激光器波長穩(wěn)定 

將FBG作為外腔反射鏡集成到半導(dǎo)體激光器中，可以實(shí)現(xiàn)輸出波長的精確鎖定，提高激光器的波長穩(wěn)定性和邊模抑制比。

4. 光分插復(fù)用（OADM） 

在城域網(wǎng)和接入網(wǎng)中，F(xiàn)BG配合環(huán)形器等器件可構(gòu)成靈活的光分插復(fù)用節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)特定波長的上下路功能。

三、光傳感領(lǐng)域的應(yīng)用

FBG在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用更為多樣化，主要利用其波長調(diào)制特性：

1. 物理量傳感

①應(yīng)變測量：通過監(jiān)測布拉格波長漂移，可實(shí)現(xiàn)高精度應(yīng)變檢測，靈敏度達(dá)1.2pm/με  

②溫度傳感：溫度靈敏度約10pm/℃，適用于分布式溫度場監(jiān)測  

③壓力/振動測量：通過特殊封裝設(shè)計(jì)，可檢測動態(tài)壓力變化  

2. 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測

在航空航天、土木工程等領(lǐng)域，F(xiàn)BG傳感器網(wǎng)絡(luò)可實(shí)時監(jiān)測結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、振動等參數(shù)。例如飛機(jī)機(jī)翼的形變監(jiān)測、橋梁的荷載分布監(jiān)測等。

3. 生物醫(yī)學(xué)傳感

微型化FBG可用于體內(nèi)壓力監(jiān)測（如顱內(nèi)壓）、體溫檢測等醫(yī)療應(yīng)用。其生物兼容性和電磁安全性是顯著優(yōu)勢。

4. 特殊環(huán)境監(jiān)測

FBG耐高溫、抗輻射的特性使其適用于核電站、油氣管道等惡劣環(huán)境的參數(shù)監(jiān)測。