Sensori
in fibra ottica a reticolo di Bragg
Un sensore a reticolo
di Bragg consiste in una porzione di fibra ottica monomodo sul core viene scritto
una struttura periodica per fotoattivazione da radiazione laser UV
tramite apposite maschere di fase. Il reticolo così realizzato funziona
come specchio selettivo alla lunghezza d’onda risonante con il passo
del reticolo.
In risposta a perturbazioni esterne il passo del reticolo cambia,
cambiandone di conseguenza la lunghezza d'onda di riflessione. Ciò
rende possibile la realizzazione di sensori di allungamento (strain) assai sensibili (tra 10-6
e 10-2), di piccola dimensione, interrogabili da
remoto con metodi puramente ottici, senza bisogna di connessioni
elettriche.
Due specchi di Bragg, con lo
stesso passo reticolare, fotoincisi sulla stessa fibra a distanza
dell'ordine di qualche cm tra loro costituiscono una cavità ottica
Fabry-Pérot. Le variazioni di lunghezza della cavità, dovute alle
perturbazioni esterne, fanno ancora cambiare la lunghezza d'onda di
risonanza del Fabry-Pérot, permettendo una sensibilità assai superiore
a quella ottenibile dal singolo riflettore di Bragg.
Un’applicazione tecnologicamente più avanzata prevede la scrittura di
una coppia di specchi Bragg su una fibra ottica attiva
drogata all’Er,
realizzando un laser in fibra. La lunghezza d’onda emessa dal laser
risulta estremamente sensibile alle perturbazioni, rendendo possibili
sensibilità fino a qualche parte in 1011. Idrofoni
realizzati con questa tecnica hanno prestazioni competitive coni trasduttori
piezoelettrici correntemente utilizzati per tali usi, con il pregio di
non richiedere alcuna elettronica in prossimità del
sensore né di alimentazione elettrica in loco; anche l’energia di
pompa
del
laser è fornita per via ottica.
Applicazioni: Sensori idrofonici
per
la navigazione di AUV (Automotive Undersea Vehicles)
Sensori di deformazione (strainmeters) per il monitoraggio
di siti vulcanici