Interrogador ΦOTDR de tiempo expandido espectralmente eficiente con resolución espacial milimétrica

Abstract

Los sistemas ΦOTDR inyectan pulsos ópticos en una fibra óptica para generar una señal retrodispersada Rayleigh con el fin de obtener información sobre el estado de la fibra. Una de las técnicas ΦOTDR que ofrece una mejor resolución espacial es la llamada ΦOTDR de tiempo expandido. Esta tecnología destaca por muestrear la respuesta de la fibra con un peine de frecuencia óptico. La interferencia de la señal dispersada con un segundo peine de frecuencia óptico cuyo interlineado es ligeramente diferente, produce un proceso de compresión espectral, disminuyendo los requisitos de fotodetección. La incorporación de un sistema de detección homodino incrementa la eficiencia espectral del sistema, alcanzando resoluciones espaciales de 5 mm. Dicha resolución ha sido validada ex-perimentalmente al recuperar una perturbación mecánica a 10 Hz sobre 5 mm de fibra. El rango de medida alcanza los 80 m, mientras que la tasa de muestreo acústico es de 70 Hz.

ΦOTDR interrogators uses an optical pulse to excite a Rayleigh backscatter waveform to recover information about the fiber state. One of the ΦOTDR techniques that offer an elevated spatial resolution is the one called time-expanded ΦOTDR. This technique stands out by sampling the spectral response of a fiber with an optical frequency comb. The interference of the backscatter signal with a second slightly detuned optical frequency comb produces a spectral compression process, decreasing the photo-detection requirements. The incorporation of a homodyne detection scheme increases the spectral efficiency of the system, reaching spatial resolutions up to 5 mm. This resolution has been experimentally validated by recovering a mechanical disturbance at 10 Hz on 5 mm of fiber. The sensing range reaches 80 m, while the acoustic sampling rate is 70 Hz.