โครงสร้างไฟเบอร์แบร็กแบบระบุตำแหน่ง ( AFBS )คือไฟเบอร์แบร็กเกรตติ้งซึ่งการตอบสนองความถี่ทางแสงประกอบด้วยส่วนประกอบแบบแถบความถี่แคบสองส่วนโดยมีระยะห่างของความถี่ระหว่างส่วนประกอบทั้งสอง (ซึ่งเป็นความถี่ระบุตำแหน่งของ AFBS) อยู่ใน ช่วง ความถี่วิทยุ (RF)ระยะห่างของความถี่ (ความถี่ระบุตำแหน่ง) นี้มีเอกลักษณ์เฉพาะสำหรับ AFBS แต่ละตัวในวงจรการตรวจสอบ และจะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อ AFBS ได้รับแรงดึงหรือ การเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิโครงสร้างไฟเบอร์แบร็กแบบระบุตำแหน่งสามารถทำหน้าที่ได้สามอย่างในระบบเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสง ได้แก่ เซ็นเซอร์ตัวปรับรูปร่างรังสีตรวจสอบความถี่คู่ และมัลติเพล็กเซอร์คุณสมบัติที่สำคัญของ AFBS คือ ช่วยให้สามารถกำหนดความยาวคลื่นกลางได้โดยไม่ต้องสแกนการตอบสนองทางสเปกตรัม ซึ่งแตกต่างจากไฟเบอร์แบร็กเกรตติ้ง (FBG) ทั่วไปที่ต้องตรวจสอบโดยใช้ตัวตรวจสอบแบบออปโตอิเล็กทรอนิกส์ วงจรสอบถามของ AFBSนั้นเรียบง่ายกว่าเมื่อเทียบกับตัวสอบถามแบบดั้งเดิมอย่างมาก และประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสงแบบบรอดแบนด์ (เช่นไดโอดเปล่งแสงซูเปอร์ลูมิเนสเซนต์ ) ตัวกรองแสงที่มีการตอบสนองความถี่เชิงเส้นที่กำหนดไว้ล่วงหน้า และตัวตรวจจับแสงหลักการทำงานของ AFBS ช่วยให้สามารถรวม AFBS หลายตัวที่มีความยาวคลื่นกลางเดียวกันและความถี่แอดเดรสที่แตกต่างกันเข้าไว้ในระบบการวัดเดียวได้

The concept of addressed fiber Bragg structures was introduced in 2018 by Airat Sakhabutdinov^[1] and developed in collaboration with his scientific adviser, Oleg Morozov. The idea emerged from the earlier works of Morozov and his colleagues,^[2][3] where the double-frequency optical radiation from an electro-optic modulator was used for the definition of the FBG central wavelength based on the amplitude and phase analysis of the beating signal at the frequency equal to the spacing between the two components of the probing radiation. This eliminates the need for scanning the FBG spectral response while providing high accuracy of measurements and reducing the system cost.^[1][2] AFBS has been developed as a further step towards simplification of FBG interrogation systems by transferring the shaping of double-frequency probing radiation from the source modulator to the sensor itself.^[1]

Thus far, two types of AFBS with different mechanisms of forming double-frequency radiation have been presented: 2π-FBG and 2λ-FBG.

รูปที่ 2 แสดงไดอะแกรมบล็อกของระบบสอบถามสำหรับ AFBS สองตัว (ชนิด 2π-FBG) ที่มีความถี่แอดเดรสต่างกัน Ω และ Ω แหล่งกำเนิดแสงบรอดแบนด์1สร้างรังสีแสงต่อเนื่อง (แผนภาพa ) ซึ่งสอดคล้องกับแบนด์วิดท์การวัด แสงถูกส่งผ่านตัวเชื่อมต่อใยแก้วนำแสง9จากนั้นเข้าสู่ AFBS สองตัว2.1และ2.2 AFBS ทั้งสองตัวส่งรังสีสองความถี่ซึ่งรวมกันเป็นรังสีรวม (แผนภาพb ) โดยใช้ตัวเชื่อมต่ออีกตัว10ที่เอาต์พุตของตัวเชื่อมต่อ จะเกิดรังสีสี่ความถี่ (แผนภาพc ) ซึ่งถูกส่งผ่านตัวแยกสัญญาณใยแก้วนำแสง6ตัวแยกสัญญาณจะแบ่งสัญญาณแสงออกเป็นสองช่องสัญญาณ ได้แก่ ช่องสัญญาณการวัดและช่องสัญญาณอ้างอิง ในช่องวัด จะมีการติดตั้งตัวกรองแสง3ที่มีการตอบสนองความถี่เชิงเส้นเอียงที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ซึ่งจะปรับเปลี่ยนแอมพลิจูดของการแผ่รังสีสี่ความถี่ให้เป็นการแผ่รังสีแบบไม่สมมาตร (แผนภาพd ) หลังจากนั้น สัญญาณจะถูกส่งไปยังโฟโตดีเทคเตอร์4และรับโดยตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) 5สัญญาณจาก ADC จะถูกใช้เพื่อกำหนดข้อมูลการวัดจาก AFBS ในช่องอ้างอิง สัญญาณ (แผนภาพe ) จะถูกส่งไปยังโฟโตดีเทคเตอร์อ้างอิง7สำหรับ การควบคุมกำลัง เอาต์พุตแสงจากนั้นจะถูกรับโดย ADC อ้างอิง8ดังนั้นจึงสามารถทำให้ความเข้มของสัญญาณเอาต์พุตเป็นมาตรฐานได้ และการคำนวณทั้งหมดที่ตามมาจะดำเนินการโดยใช้ความสัมพันธ์ของความเข้มในช่องวัดและช่องอ้างอิง^{[ 5 ] [ 6 ]}

สมมติว่าการตอบสนองจากส่วนประกอบสเปกตรัมแต่ละส่วนของ AFBS แสดงด้วยฮาร์มอนิกเดียว จากนั้นการตอบสนองทางแสงทั้งหมดจาก AFBS ทั้งสองสามารถแสดงได้ดังนี้: ^{[ 1 ] [ 4 ]}

${\displaystyle F(t)=\left[{\sum _{i=1}^{N}A_{i}\sin(\omega _{i}t)+B_{i}\sin((\omega _{i}+\Omega _{i})t)}\right]^{2},}$

โดยที่A , B คือแอมพลิจูดของส่วนประกอบความถี่ของ AFBS ตัวที่ i ; ω , คือความถี่ของส่วนประกอบสเปกตรัมด้านซ้ายของ AFBS ตัวที่ i ; Ω คือความถี่แอดเดรสของAFBS ตัวที่i

กำลังส่องสว่างที่ตัวตรวจจับแสงได้รับ สามารถอธิบายได้ด้วยสมการต่อไปนี้:

${\displaystyle P(t)=\sum _{i=1}^{N}\sum _{k=1}^{N}\left({A_{i}A_{k}\cos((\omega _{i}-\omega _{k})t)+A_{i}B_{k}\cos((\omega _{i}-\omega _{k}-\Omega _{k})t)+ \atop B_{i}A_{k}\cos((\omega _{i}-\omega _{k}+\Omega _{i})t)+B_{i}B_{k}\cos((\omega _{i}-\omega _{k}+\Omega _{i}-\Omega _{k})t)}\right).}$

โดยการกรองสัญญาณP ( t ) แบบแถบความถี่แคบที่ความถี่แอดเดรส จะได้ระบบสมการ ซึ่งสามารถใช้กำหนดความถี่กลางของ AFBS ได้:

${\displaystyle \sum _{i=1}^{N}\sum _{k=1}^{N}\left({A_{i}A_{k}\exp \left(-{\frac {(\Omega _{j}-|\omega _{i}-\omega _{k}|)^{2}}{2\sigma ^{2}}}\right)+A_{i}B_{k}\exp \left(-{\frac {(\Omega _{j}-|\omega _{i}-\omega _{k}-\Omega _{k}|)^{2}}{2\sigma ^{2}}}\right)+ \atop B_{i}A_{k}\exp \left(-{\frac {(\Omega _{j}-|\omega _{i}-\omega _{k}+\Omega _{i}|)^{2}}{2\sigma ^{2}}}\right)+B_{i}B_{k}\exp \left(-{\frac {(\Omega _{j}-|\omega _{i}-\omega _{k}+\Omega _{i}-\Omega _{k}|)^{2}}{2\sigma ^{2}}}\right)}\right)=D_{j},j={\overline {1,N}},}$

โดยที่D คือแอมพลิจูดของสัญญาณที่ความถี่แอดเดรส Ω และตัวคูณเลขชี้กำลังอธิบายถึงตัวกรองแบนด์พาสที่ความถี่แอดเดรส