Calculadora de reflectancia de rejilla de Bragg de fibra

Las rejillas de Bragg de fibra (FBG) son un tipo de reflector de Bragg distribuido en un segmento pequeño de fibra óptica, que refleja longitudes de onda particulares de luz y transmite todas las demás. Se utilizan para filtrar longitudes de onda, estabilizar láseres y detectar cambios de tensión o temperatura en una variedad de aplicaciones.

Antecedentes históricos

El desarrollo de las FBG marcó un avance significativo en las tecnologías de comunicación y detección óptica. Demostradas por primera vez a finales del siglo XX, utilizan el fenómeno de difracción de Bragg para reflejar longitudes de onda específicas al mismo tiempo que permiten el paso de otras, lo que las hace invaluables para operaciones específicas de longitud de onda.

Fórmula de cálculo

La reflectividad (\(R\)) de una rejilla de Bragg de fibra está dada por la fórmula:

\[ R = \tanh^2\left(\frac{\kappa L}{2}\right) \]

donde:

• \(R\) es la reflectividad,
• \(\kappa\) es el coeficiente de acoplamiento (1/m),
• \(L\) es la longitud de la rejilla.

Ejemplo de cálculo

Para una rejilla de Bragg de fibra con un coeficiente de acoplamiento (\(\kappa\)) de 1 m\(^{-1}\) y una longitud (\(L\)) de 10 mm:

\[ R = \tanh^2\left(\frac{1 \times 0.01}{2}\right) \approx 0.0001 \]

Escenarios de importancia y uso

Las FBG son cruciales en las telecomunicaciones para la multiplexación por división de longitud de onda, en las aplicaciones de detección para medir la tensión y la temperatura, y en los sistemas láser para la estabilización de la longitud de onda. Su capacidad para reflejar selectivamente la luz según la longitud de onda se explota en varios dispositivos y sistemas ópticos.

Preguntas frecuentes

1. ¿Qué es una rejilla de Bragg de fibra?

   • Una rejilla de Bragg de fibra es un reflector óptico que se coloca en el medio de la fibra óptica que refleja longitudes de onda específicas de luz y transmite otras.

2. ¿Cómo afecta el coeficiente de acoplamiento (\(\kappa\)) la reflectividad de una FBG?

   • El coeficiente de acoplamiento determina la eficiencia de la transferencia de potencia entre los modos de propagación hacia adelante y hacia atrás, lo que afecta la reflectividad. Valores más altos de \(\kappa\) conducen a una reflectividad más alta.

3. ¿Se pueden utilizar las FBG para la detección de temperatura y tensión?

   • Sí, las FBG son altamente sensibles a los cambios de temperatura y a la tensión mecánica, que alteran el periodo de la rejilla y, por consiguiente, la longitud de onda de Bragg. Esto las hace útiles para las aplicaciones de detección.

Esta calculadora proporciona una manera sencilla de comprender y calcular la reflectividad de las rejillas de Bragg de fibra, lo que la convierte en una herramienta valiosa para estudiantes, ingenieros e investigadores involucrados en las tecnologías ópticas.