توری فیبری با تناوب بلند

توری فیبری با تناوب بلند ( Long - period fiber grating ) ، نور را از یک مد هدایت شده در هسته، به چندین مد رو به جلو انتشار یافته غلاف، ( در جایی که بر اثر جذب و پراکندگی نور از هسته وارد غلاف می شود و در داخل غلاف از بین می رود ) ، کوپل می کند. در این کوپل شدگی از مد هدایت شده در هسته به چندین مد غلاف وابستگی طول موجی مشاهده می شود. بنابراین اتلافی به شکل طیفی در طول موجهای مشخص بدست می آید. در واقع بر اساس کوپلینکگ مد غلاف با هسته در خروجی ما یک سری طیف داریم که در یک سری طول موج های خاص یک سری از مدها منجر به این میشوند که از فیبر ما انرژی رو بگیرن و در نتیجه در طیف خروجی ما در یک سری از طول موج ها شدت کمینه را خواهیم داشت که با ضریب شکست هسته و غلاف ارتباط خواهد داشت و تفاضل ضریب شکست هسته منهای ضریب شکست غلاف برابر می شود، با دوره ی تناوب اون دیفرمیشنی که ایجاد کرده بودیم. در LPGها ما مد بازتابی نداریم، آن مدی که در فیبر LPGمنتشر می شود مد اصلی است ( مد اصلی {Lp1} ) ، چون ضریب شکست موثر آن خیلی نزدیک به هسته است و در هسته منتشر می شود.
λ–ref = ( n−core - n–clad ) Λ
این تناوب بلند منجر می گردد که مد اصلی که در LPG هدایت می شود منجر به تحریک کردن مد های غلاف شود. با عبور از اختلال اول به اختلال دوم می رسد و الی آخر و در هر بار رسیدن به اختلال مد lp1 که هدایت می شود، مد های غلاف نیز تحریک شده و این مد به صورت نمایی در غلاف میرا می شود و چون فاصله ی تناوب ها زیاد است این مد غلاف تحریک شده در این فاصله تلف می شود و اجازه پیدا نمی کند تا با اختلال دوم برسد. پس با پیمایش هرچه بیشتر نور، مد غلاف شدتش کمتر و کمتر شده به گونه ای که در انتها ما آن مد غلافی که هسته حامل آن بود را نخواهیم داشت. در واقع مد غلاف و مد هسته رو به جلو حرکت می کنند اما مد غلاف به مرور تضعیف شده و در نهایت از طیف ورودی فیلتر می شود.
در LPG ها دوره تناوب بزرگ تر از 100میکرومتر است که این تغییرات تناوبی در داخل فیبر اعمال خواهد شد، اما دوره تناوب در FBGها از 0. 5 تا 1 میکرومتر می باشد. FBG ها روی طیف بازتابی و عبوری کار می کنند اما LPG ها در طیف های عبوری کار می کنند. در LPG ها ما طیف های عبوری داریم چون عملکرد این ها برمبنای تضعیف مدی هستش و این باعث می شود بازتاب خیلی خوبی نداشته باشیم. به دلیل آنکه کوپل بین مدها در این نوع توری براگ، در یک جهت انتشار میابد، رزونانس هایی که به ازای آنها کوپل شدگی رخ میدهد تنها در طیف عبوری مشاهده می شود. بر خلاف فیبرهای توری براگ تناوب کوتاه ( FBG ) . این نوع توریها مدهای منتشر شده را باثابتهای انتشار کوچکتری کوپل می کنند، بنابراین دوره تناوب این توریها از طول موج تابش منتشر شده در داخل فیبر بزرگتر خواهد بود. از آنجا که دوره تناوب توری با تناوب بلند بزرگتر از طول موج نور است ساخت این توریها نسبتاً آسانتر است. طیف عبوری فیبر نوری با تناوب بلند شامل فرورفتگی هایی به شکل دره است که در طول موجهای مربوط به رزونانس مد منتشر شده در هسته با هر یک از مدهای غلاف مشاهده می شود. ممکن است مدهای با تقارن متفاوتی باهم کوپل شوند. برای مثال توری براگ با تقارن استوانه ای مدهایLP0m متقارن فیبر را کوپل می کند. توری فیبر نوری خمیده که نسبت به محور فیبر نامتقارن هستند یک رزونانس بین مد هستند و مدهایی نامتقارنLP1m غلاف ایجاد می کند. ما در هسته فقط یک مد داریم آن هم lp01، پس ضریب شکست موثر هسته ثابت است. ولی برای مدهای غلاف مراتب مختلف در غلاف وجود دارند و تحریک می شوند و بسته به اینکه چند مد غلاف داشته باشیم چون این مد های غلاف از طیف ورودی فیلتر می شوند به همان تعداد مد غلاف طول موج از طیف حذف خواهند شد. به عنوان مثال در شکل2، در خروجی در یک سری از طول موج ها ما دیپ می بینیم که وابسته به اینکه چند تا مد برانگیخته کنیم چند تا دیپ خواهیم داشت. در این جا چند تا دیپ داریم که یک سری از دیپ ها ویزیبیلیتوشون بالاست که نشان دهنده ی مدهای پایه ی اوردر هستند و میزان تلفات انرژی شون بالاتره در نتیجه انتقال برای این مدها بیشتر می باشد. پس ما در شکل2 در این LPG شیش تا مد غلاف داریم یعنی شش تا مد با مد غلاف کوپلینگ انجام داده اند و تونستن این تضعیف ها را در طول موج خروجی برامون ایجاد کنند یعنی هر کدوم از این دیپ ها یک ضریب شکست مؤثر برای غلاف هستند و هر کدام از این دیپ ها که این جا داریم به دلیل این که دارای ضریب شکست مؤثر متفاوت هستند حساسیت های متفاوتی هم به پارامترهایی مثل دما، استرن، ضریب شکست، فشار و. . . نشان خواهند داد که این باعث می شود کهLPG ها برای اندازه گیری چند پارامتر به صورت هم زمان بسیار مؤثر می باشند، چون مدهای غلاف و مدهای هسته متفاوت حساسیت های متفاوت به این پارامترهای محیطی از خودشون نشان خواهند داد.