摘要：随着科学技术的发展，光栅技术也是得到质的飞跃，光栅可以在一些特质的胶片上显示出各种不同的特殊效果，它是结合传统印刷与数码科技的技术，因此在很多行业中得到了应用。光纤光栅传感器技术不仅采取了优越的结构形式，而且采取了光纤材料的光敏特性,使得它的传输更加稳定、可靠，由于光纤光栅技术的出现，很多领域中的管理与运作都发生了改变。本文就对光栅技术做一个简单地分析，同时介绍了其在电力系统、土木工程等领域的具体应用。
关键词：光栅技术；光纤光栅；传感技术；应用研究
1光栅技术
1.1光栅的基本信息
可以在特质的胶片上显示出不同的特殊的效果并且结合了传统印刷与数码科技的技术称之为光栅。光栅笼统的来说就是一张由条状透镜所组成的一个薄片，当我们从镜头的这一边来往对面看过去的时候，我们将会在薄片的另一面看到一条很细的线条上面的图案，而这条线的位置则是由你的观察的角度来决定的。如果我们能将不同线条上的图像，对应每个透镜的宽度，然后按照顺序来分别分行排列以及印刷在光栅薄片的背面上，当我们从不同的角度来通过透镜去观察，我们将会看到完全不同的图像。
1.2光栅的基本原理
我们通常意义上所说的光栅也叫作衍射光栅，是因为光栅的分光能力还有色散都是基于多缝衍射，衍射光栅是光谱仪中的一个分光元件，就拿刻划光栅来说，光栅是指在玻璃或者金属等材质上的透光狭缝之间的干涉，像太阳光这种复色光在干涉的作用下会发生色散，也就是说不同波长的色波透射率都不一样，不论是金属狭缝，还是玻璃刻痕，如果是单色光或者复色光通过一组很多且狭缝细小的狭缝之间产生出的干涉，形成的明暗条纹或者说色散光谱，能制造这种现象的器件我们将之称为‘光栅’——它能对入射光波的振幅或者相位在空间上进行周期性调制。
光栅的应用非常广泛，不同的应用都是基于不同光栅的特性，光栅的主要特性可分为分光（色散）、滤光、控制衍射周期等四种常见且重要的特性。
分光就是我们熟知的光的色散，入射光通过光栅细缝时会产生衍射，每个细缝衍射出来的光之间会发生干涉，相干光就会形成色散，但是色散一般仅仅是对入射光为复色光而言的，这种广义上的光栅的色散，在后面还会给出相应的论述。
滤光就是我们所指的偏振，细缝的方向已经定了，而且从不同的细缝发出的光线会存在光程差，所以各种类型的偏振片都可以在光栅上设计出来。
以上都是衍射光栅的基本特性，并且根据其常见的特点论述了光栅的部分原理，这是广义上的光栅，但实际上不同材料、不同制造方式等不同形式的光栅的原理是是有很大区别的。
2.光栅技术的应用
2.1光纤光栅传感技术
光纤光栅传感器技术采取了优越的结构形式，不仅仅做到了小体型，相比传统传感器技术也更加稳定，能在很多环境中使用。此技术采取了光纤材料的光敏特性，传输稳定、可靠，在很多领域中因为光纤光栅技术，使行业的管理、运作等发生了一定改变。
2.2光纤光栅传感技术的优势
传统的光纤传感器存在诸多缺点，因为多属于“光强型”以及“干涉型”，会受到各种因素的影响导致测量结果不准确，而光纤光栅传感器技术近年来快速发展与传统传感器技术相比有着很多优势，包括以下几点。
（1）光纤光栅技术如今得到很大改进，其传感信号复用能力极强而且是波长调制，传感器的探头质量小，占用空间小，同时其外形较为柔软，因而可以在很多环境下，特别是在智能材料中进行探测工作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆使光纤光栅技术不仅仅有传统光纤传感器的优势，同时解决了在测量过程中，因为光纤弯曲损耗、光源不稳定、仪器老化等问题导致测量结果不准确的问题，增强了抗干扰能力，也没有传统“干涉型”光纤传感器进行相位测量时结果模糊看不清的问题。
（2）因为光纤材料比较柔软，所以可以把一些布拉格光栅串接在一根光纤之上，并采取时分复和波分复技术，然后将其置于被测目标上，可以实现多个目标信息的采集工作。
（3）光纤光栅传感技术有非传导的特性，不会给被测目标带来很大的影响，而且因为材料结构原因，其能在较强的电磁干扰环境、较强的腐蚀环境等中工作，因此在有关核工程的建设、煤矿建设、油田建设等工程都都可以稳定地应用此技术。
（4）此材料与光纤具有很强的兼容性，可以很好地与光纤相连，测量过程损耗低、稳定性高。[1]
3.光纤光栅传感技术的应用
光纤光栅传感器技术因为其巨大的优势在很多领域中得到了应用，比如电力行业、医学领域、土木工程领域、航天领域、石油工业等等中以下就简要地分析此技术的一些应用。[2]
3.1在电力系统中的应用
光纤光栅传感技术主要是利用测量温度，达到对电力设备安全监测的目的。国内经济发展快速，社会对电力需求较高，为了保证能为社会提供稳定的电力资源，电力系统中常常需要对很多电力设施进行检测，保证其运作的安全稳定。比如线夹、互感器、变压器、阻波器等等都是可以利用光纤光栅传感器技术来进行检测工作。对设备的温度进行检测，通过温度变化发现问题，并分析故障原因，实现对电力设备的安全检测工作。[3]
3.2在医学领域中的应用
光纤光栅传感器的体积很小，因此可以用于医学领域的检测，在对人体组织的压力、温度等信息进行采集的同时，所带来的组织损伤也是十分轻微的。在传统医学检测技术中，很多仪器因为体积较大会给患者带来新的损伤，造成更多的痛苦。此技术可以将传感器送到病人发生病变的组织细胞附近，或者是胸部等部位，通过获取的组织温度以及超声波变化，或者是呼吸的频谱，对病人的状态进行精准分析，避免了误诊。
3.3在土木工程领域中的应用
土木工程行业，比如建筑、桥梁、隧道、大坝等其在后期使用过程中结构内力变化是可以反映出结构的工作状态，而其结构的安全性关系到人们的生命财产安全，所以对结构进行定时检测、维护是极其重要的。光纤光栅传感器技术因为能在各种复杂环境下工作所以在土木工程行业中，常常将传感器置于结构表面或者结构内部，通过对结构的应力检测分析、冲击检测、振动阻尼检测等等，及时发现结构存在的安全隐患。
4.光纤光栅传感技术的总结
综上所述可以知道光纤光栅传感器技术的巨大优势与一些应用案例，但是该技术在商业方面等的实际应用情况并不是很好，有很多需要解决的技术问题。因此国内外仍对新型的光纤光栅传感器技术进行研究，现阶段此技术在工程领域的应用已经十分成熟，相信随着未来波长解调等等技术的发展，光纤光栅传感器技术一定能为更多的领域带来服务。
参考文献
[1]林钧岫,王文华,王小旭等.光纤光栅传感技术应用研究及其进展[J].大连理工大学学报,2014,44(6):931-936.
[2]张剑驰,谢光斌.电力系统测温中光纤光栅的应用研究[J].湘潭大学自然科学学报,2013,35(3):106-110.
[3]贾宏志.光纤光栅传感器的理论和技术研究[D].中国科学院西安光学精密机械研究所，2015.
[4]周亚芳.高折射率差亚波长光栅的特性及其在光电探测器上的应用[D].北京邮电大学,2015.
论文作者:陶乐乐
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：光栅论文; 光纤论文; 技术论文; 传感器论文; 色散论文; 细缝论文; 领域论文; 《电力设备》2018年第20期论文;