Экспериментальная апробация квази-интерферометрической схемы регистрации внешних механических воздействий на основе анализа отклика маломодового оптического сигнала

В работе представлены результаты экспериментальной апробации квази-интерферометрической схемы регистрации внешних механических воздействий на распределенный сенсор, представляющий собой строительные длины кварцевых градиентных многомодовых оптических волокон 50/125 с центральным габаритным дефектом профиля показателя преломления, возбуждаемых когерентным источником оптического излучения. Приведены результаты измерения импульсных откликов соответствующих модификаций схемы, дополненной, в зависимости от конфигурации, прецизионными макроструктурными дефектами и/или волоконной решеткой Брэгга, для различной степени приложенной внешней механической нагрузки.

1. Grattan L.S., Meggitt B.T. Optical Fiber Sensor Technology. Fundamentals. New York, NY, USA: Springer Science. 2000. 325 p.

2. Кульчин Ю.Н. Распределенные волоконно-оптические измерительные системы. М.: Физматлит. 2001. 272 с.

3. Куликов А., Игнатьев А. Обзор волоконно-оптических систем охраны периметра // Алгоритмы Безопасности. 2010. № 4. С. 56–61.

4. Krohn D., MacDougall T., Mendez Al. Fiber Optic Sensors. Bellingham: SPIE Press. 2014. 332 p.

5. Rajan G. Optical Fiber Sensors: Advanced Techniques and Applications (Devices, Circuits, and Systems). Boca Raton, FL, USA: CRC Press / Taylor & Francis. 2015. 575 p.

6. Бурдин А.В., Федоров А.А., Тынкован В.О., Баранов К.В., Чивильгин А.Л. Распределенный сенсор на многомодовых оптических волокнах, работающих в маломодовом режиме // Фотон-Экспресс. 2013. № 6 (110). С. 256–257.

7. Бурдин А.В., Дмитриев Е.В., Прапорщиков Д.Е., Севрук Н.Л. Применение кварцевых многомодовых волоконных световодов с габаритным центральным дефектом профиля показателя преломления в распределенных сенсорах волоконно-оптических датчиков на базе маломодовых эффектов // Прикладная Фотоника. 2016. Т. 3. № 3. С. 252–279.

8. Бурдин А.В., Василец А.А., Бурдин В.А., Морозов О.Г. Распределенный сенсор на многомодовых оптических волокнах, дополненных волоконной решеткой Брэгга, функционирующих в маломодовом режиме передачи сигнала // Фотон-Экспресс. 2016. № 6 (134). С. 12–13.

9. Liu Yu, Wei Li. Low-cost High-Sensitivity Strain and Temperature Sensing Using GradedIndex Multimode Fibers // Applied Optics. 2007. Vol. 46 (13). PP. 2516–2519.

10. Xue H., Meng H., Wang W., Xiong R., Yao Q., Huang B. Single-Mode-Multimode Fiber Structure Based Sensor for Simultaneous Measurement of Refractive Index and Temperature // IEEE Sensors Journal. 2013. Vol. 13(11). PP. 4220–4223.

11. Li A., Wang Yi., Hu Q., Shieh W. Few-Mode Fiber Based Optical Sensors // Optics Express. 2015. Vol. 23 (2). PP. 1139–1150.

12. Li D., Gong Yu., Wu Yu. Tilted Fiber Bragg Grating in Graded-Index Multimode Fiber and its Sensing Characteristics // Photonic Sensors. 2013. Vol. 3 (2). PP. 112–117.

13. Fang Sh., Li B., Song D., Zhang J., Sun W., Yuan L. A Smart Graded-Index Multimode Fiber Based Sensor Unit for Multi-Parameter Sensing Applications // Optics and Photonics Journal. 2013. Iss. 3. PP. 265–267.

14. Schmid M.J., Muller M.S. Measuring Bragg Gratings in Multimode Optical Fibers // Optics Express. 2015. Vol. 23. Iss. 6. PP. 8087–8094.

15. Bottacchi S. Multi-Gigabit Transmission Over Multimode Optical Fibre. Theory and Design Methods for 10GbE Systems. West Sussex: John Wiley & Sons Ltd. 2006. 654 p.

16. Liokumovich L.B., Ushakov N.A., Kotov O.I., Bisyarin M.A., Hartog A.H. Fundamentals of Optical Fiber Sensing Schemes Based on Coherent Optical Time Domain Reflectometry: Signal Model under Static Fiber Conditions // IEEE Journal of Lightwave Technology. 2015. Vol. 33 (17). PP. 3660–3671.

17. Горбачев О. Интерференционные исследования спекл-структур в оптическом кабеле // Фотоника. 2012. № 6 (36). С. 20–24.

18. Lujo I., Klokoc P., Komljenovic T., Bosiljevac M., Sipus Z. Fiber-Optic Vibration Sensor Based on Multimode Fiber // Radioengineering. 2008. Vol. 17(2). PP. 93–97.

19. Rodriguez-Cobo L., Lomer M., Galindez C., Lopez-Higuera J.M. Speckle Characterization in Multimode Fibers for Sensing Applications // Proceedings of SPIE. 2012. Vol. 8413. PP. 84131R-1–84131R-6.

20. Бурдин А.В. Дифференциальная модовая задержка кварцевых многомодовых оптических волокон разных поколений // Фотон-Экспресс. 2008. № 5–6 (69–70). С. 20–22.

21. Бурдин А.В. О диагностике дифференциальной модовой задержки многомодовых оптических волокон // Инфокоммуникационные технологии. 2008. № 4. С. 33–38.

22. Bourdine A.V., Prokopyev V.I., Dmitriev E.V., Yablochkin K.A. Results of Conventional Field-Test Equipment Application for Identification of Multimode Optical Fibers With High DMD // Proceedings of SPIE. 2009. Vol. 7374. PP. 73740J-01–73740J-07.

23. Ericsson FSU-975. Руководство пользователя: пер. с англ. Ericsson. 2001. 76 c.

24. Бурдин А.В., Яблочкин К.А. Исследование дефектов профиля показателя преломления многомодовых оптических волокон кабелей связи // Инфокоммуникационные технологии. 2010. № 2. С. 22–27.

25. Bourdine A.V., Praporshchikov D.E., Yablochkin K.A. Investigation of Defects of Refractive Index Profile of Silica Graded-Index Multimode Fibers // Proceedings of SPIE. 2011. Vol. 7992. PP. 799206-1–799206-8.

26. Бурдин А.В., Василец А.А., Бурдин В.А., Морозов О.Г., Кузнецов А.А., Нуреев И.И., Фасхутдинов Л.И., Кафарова А.М., Минаева А.Ю., Севрук Н.Л. Результаты экспериментальных исследований маломодовых режимов волоконных Брэгговских решёток на многомодовых световодах // Инфокоммуникационные технологии. 2016. № 1. С. 19–33.

27. Бурдин А.В., Василец А.А., Бурдин В.А., Морозов О.Г., Кузнецов А.А., Нуреев И.И., Фасхутдинов Л.И., Кафарова А.М., Минаева А.Ю., Севрук Н.Л. Результаты записи волоконных Брэгговских решеток на кварцевых градиентных многомодовых оптических волокнах разных поколений // Инфокоммуникационные технологии. 2016. № 2. С. 129–137.

28. Bourdine A.V., Vasilets A.A., Burdin V.A., Morozov O.G., Nureev I.I., Kuznetzov A.A., Faskhutdinov L.M., Kafarova A.M., Minaeva A.Yu., Sevruk N.L. Fiber Bragg Grating Writing Technique for Multimode Optical Fibers Providing Stimulation of Few-Mode Effects in Measurement Systems // Proceedings of SPIE. 2016. Vol. 9807. PР. 98070J-1–98070J-7.

29. Бурдин А.В., Василец А.А., Севрук Н.Л. Результаты экспериментальной апробации технологии нанесения прецизионных макроструктурных дефектов на кварцевые оптические волокна // Первый научный форум «Телекоммуникации: теория и технологии» «3Т-2016», XIV Международная научная конференция «Оптические технологии в телекоммуникациях» (ОТТ-2016): материалы конференции. Самара. 2016. С. 112–113.

30. Evtushenko A.S., Faskhutdinov L.M., Kafarova A.M., Kazakov V.S., Kuznetzov A.A., Minaeva A.Yu., Sevruk N.L., Nureev I.I., Vasilets A.A., Andreev V.A., Morozov O.G., Burdin V.A., Bourdine A.V. Technique for Writing of Fiber Bragg Gratings Over or Near Preliminary Formed Macro-Structure Defects in Silica Optical Fibers // Proceedings of SPIE. 2017. Vol. 10342. PP. 103420X-1–103420X-11.