1 智能传输材料之三国内光纤光栅材料研究与应用概况一、光纤光栅简介光纤智能材料与结构是采用光作为信号检测和传输媒介，具有抗干扰能力强、数字量检测、传输距离远以及组网容量大等独特的优点。光纤光栅就是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅。由于光纤光栅具有体积小、熔接损耗小、全兼容于光纤、能埋入智能材料等优点，并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感，因此在光纤通信和传感领域得到了广泛的应用。根据光纤光栅的周期大小，主要分为短周期光纤光栅和长周期光纤光栅两种。短周期光纤光栅也叫光纤布拉格光栅（fiber Bragg grating ，简称 FBG），其周期通常小于１μm，能实现反向模式间耦合的光纤光栅，属反射型光纤光栅；长周期光纤光栅 （long‐period fiber grating ，简称 LPFG）的周期为几十到几百微米，属透射型光纤光栅。其最主要应用在传感领域。二、光纤光栅传感器及其应用自从 1989 年首次报道将光纤光栅用于传感领域以来，经过20 多年的发展，光纤光栅在光纤传感领域的作用日益突出，各类传感器不断涌现。根据实际应用环境不同，光纤光栅传感器大致可分为温度传感器、应力传感器、弯曲传感器、压力传感器、扭曲传感器、生化传感器、光纤加速度计等。2 光纤光栅传感器除了具有普通光纤传感器的许多优点外，还有一些明显优于光纤传感器的地方，其中最重要的就是它的传感信号为波长调制。这一传感机制的好处在于测量信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等因素的影响; 避免了一般干涉型传感器中相位测量的不清晰和对固有参考点的需要；能方便地使用波分复用技术在一根光纤中串接多个布拉格光栅（FBG）光栅进行分布式测量。另外，光纤光栅很容易埋入材料中对其内部的应变和温度进行高分辨率和大范围地测量，光纤光栅传感器被认为是实现光纤灵巧结构的理想器件。1. 民用工程民用工程中的结构监测是光纤光栅传感器应用最活跃的领域, 基础结构的状态, 力学参数的测量对于桥梁、大坝、隧道、高层建筑和运动场馆的维护是至关重要的, 通过测量建筑物的分布应变 , 可以预知局部荷载的状态, 光纤光栅传感器既可以贴在现存结构的表面, 也可以在浇筑时埋入结构中对结构进行实时测量 , 监视结构缺陷的形成和生长。另外 , 多个光纤光栅传感器可以串接成一个网络对结构进行分布式检测, 传感信号可以传输很长距离送到中心监控室...
