光纤光栅的有效折射率：原理、应用与展望

光纤光栅，是在光纤纤芯中通过特殊工艺形成的折射率周期性变化结构。其有效折射率，作为一个关键物理量，综合反映了光在光纤光栅这种特殊波导结构中传播时的等效特性。这一概念不仅决定了光纤光栅的核心光学性能，还与众多实际应用紧密相连。

以下图1光纤布拉格光栅（FBG）为例，其满足布拉格条件时特定波长光会反射，布拉格波长与有效折射率、光栅周期Λ关系为：。外界温度、应变等变化会使改变，导致λB漂移，检测波长漂移即可感知外界物理量，这是光纤光栅传感器的核心原理。

图1 光纤布拉格光栅结构及测试原理图

在传感器应用方面，武汉瑞利光测科技有限公司发挥了重要作用。以其产品FGI为例，该公司利用光纤光栅有效折射率对环境敏感的特性，开发出多种类型的传感器。在温度传感器中，温度变化使光纤热胀冷缩，改变光栅周期与有效折射率，FGI凭借高精度的波长检测技术，能精准测量温度变化，精度可达±0.1℃。在应变传感器领域，当外界应力作用于光纤光栅，有效折射率因弹光效应改变，瑞利光测科技的FGI产品可通过精确监测布拉格波长位移，实现对应变量的准确测量，测量分辨率能达到±1με。在压力传感器中，压力使光纤光栅结构变形，影响有效折射率，FGI压力传感器可对压力变化做出灵敏响应，量程范围为0-100Mpa。

图2 FBG温度传感器金属封装（上）、软管封装（下）

光纤光栅的有效折射率在传感领域前景广阔，未来技术革新下，有望研发出高灵敏度、高稳定性传感器，提升微小物理量检测精度，为智能监测、生物医疗等领域提供先进方案，武汉瑞利光测科技有限公司也将持续助力行业发展。