Warum wird fast nur eine Wellenlänge reflektiert?

Jede Periode gibt eine schwache Reflexion. Für die meisten λ löschen sie einander. Nur bei λ_B = 2 n_eff Λ addieren sich die Reflexionen in Phase — konstruktive Interferenz und hoher Reflexionsgrad.

Wie wird das Gitter zum Sensor?

Dehnung und Temperatur ändern die Periode Λ oder n_eff und verschieben λ_B. Aus der Verschiebung des Maximums schließt man auf Dehnung, Temperatur oder Druck.

Was bedeutet „Gitterstärke“?

Vor allem die Tiefe der Indexmodulation Δn. Stärkere Modulation — höheres Reflexionsmaximum und oft breitere Bande. Beim echten Faser-Bragg-Gitter wirkt außerdem die Gitterlänge.

Ist das Spektrum immer eine Lorentz-Glocke?

Nein, das ist eine Vereinfachung für ein schwaches homogenes Gitter. Starke und lange Gitter zeigen Nebenmaxima (Theorie gekoppelter Moden). Apodisation — Abschwächen der Modulation an den Enden — unterdrückt diese Nebenmaxima.

Faser-Bragg-Gitter

Bragg-Bedingung λ_B = 2 n_eff Λ. Reflexion in einem schmalen Wellenlängenband — Lehrkontur nach Lorentz, nicht die volle Theorie gekoppelter Moden.

Zum Modell

Ein Faser-Bragg-Gitter ist eine periodische Modulation des Brechungsindex im Faserkern. Es reflektiert die Wellenlänge, für die die Bragg-Bedingung λ_B = 2 n_eff Λ gilt (n_eff effektiver Brechungsindex der Mode, Λ Periode), und lässt die übrigen nahezu unberührt: ein schmalbandiger Filter. Das Reflexionsspektrum ist durch ein Lorentz-Profil mit Zentrum λ_B ersetzt; Breite und Höhe des Maximums hängen von der Modulationsstärke und einer vorgegebenen Breite ab. Eine Änderung von Λ oder n_eff (Dehnung, Temperatur) verschiebt λ_B — so arbeitet das Gitter als Sensor. Auf dem Bildschirm Spektrum und Wellenlängensonde. Nebenmaxima, Apodisation und die volle Theorie gekoppelter Moden fehlen.

Für wen: Hochschule, Photonik: Bragg-Bedingung in der Faser, optische Filter und Sensoren.

Wichtige Begriffe

Faser-Bragg-Gitter
Bragg-Bedingung
effektiver Brechungsindex
Gitterperiode
Reflexionsspektrum
Lorentz-Profil

So funktioniert es

Die periodische Indexmodulation im Kern reflektiert die Wellenlänge λ_B = 2 n_eff Λ und lässt die übrigen durch. Auf dem Bildschirm ein Lorentz-Lehrprofil und eine Sonde in λ: das Maximum wandert, wenn sich Λ oder n_eff ändert. So arbeiten Filter und Dehnungssensoren; die volle Theorie gekoppelter Moden wird nicht gelöst.

Häufige Fragen

Warum wird fast nur eine Wellenlänge reflektiert?: Jede Periode gibt eine schwache Reflexion. Für die meisten λ löschen sie einander. Nur bei λ_B = 2 n_eff Λ addieren sich die Reflexionen in Phase — konstruktive Interferenz und hoher Reflexionsgrad.
Wie wird das Gitter zum Sensor?: Dehnung und Temperatur ändern die Periode Λ oder n_eff und verschieben λ_B. Aus der Verschiebung des Maximums schließt man auf Dehnung, Temperatur oder Druck.
Was bedeutet „Gitterstärke“?: Vor allem die Tiefe der Indexmodulation Δn. Stärkere Modulation — höheres Reflexionsmaximum und oft breitere Bande. Beim echten Faser-Bragg-Gitter wirkt außerdem die Gitterlänge.
Ist das Spektrum immer eine Lorentz-Glocke?: Nein, das ist eine Vereinfachung für ein schwaches homogenes Gitter. Starke und lange Gitter zeigen Nebenmaxima (Theorie gekoppelter Moden). Apodisation — Abschwächen der Modulation an den Enden — unterdrückt diese Nebenmaxima.

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