布拉格光纤光栅受轴向应力对反射谱的影响仿真研究

资 源 简 介

布拉格光纤光栅受轴向应力对反射谱的影响仿真研究

详 情 说 明

布拉格光纤光栅（FBG）作为一种重要的光纤传感器件，其反射谱特性会因外界应力作用发生明显改变。本文重点分析轴向应力对FBG反射谱影响的仿真研究方法。

当FBG受到轴向应力时，主要引发两种物理效应：一是光栅周期发生弹性形变，导致布拉格波长漂移；二是弹光效应引起光纤折射率的改变。这两种效应共同作用会使反射谱的中心波长产生线性偏移，同时反射峰的幅值也可能发生变化。

在仿真建模时，通常采用耦合模理论建立FBG的传输矩阵模型。通过引入应力与应变的本构关系，将轴向应力参数转化为等效的折射率调制量和光栅周期变化量。仿真过程中可观察到：随着轴向应力增大，反射谱会向长波长方向平移，且平移量与应力值呈良好的线性关系。

该仿真研究为FBG应力传感器的设计提供理论依据，通过反射谱特征分析可实现应力大小的精确解调。研究结果可应用于结构健康监测、机械载荷检测等领域，对理解FBG在应力场中的响应机制具有重要意义。

（注：实际研究需结合具体仿真工具如COMSOL或OptiGrating，通过参数化扫描分析不同应力条件下的谱线变化规律）