Experimental Approbation of Quasi-Interferometric Scheme for Outer Mechanical Stress Detection Based on Few-Mode Optical Signal Response Analysis
Abstract
This work is concerned with experimental approbation of quasi-interferometric scheme for detection of outer mechanical stress via distributed fiber optic sensor. The sensor is excited by laser source silica graded-index multimode optical fiber with great defect of refractive index profile in the center core region. We present some results of pulse response measurements performed under various stress order and various scheme configurations differing by adding fiber Bragg gratings and macrostructure defects like tapers or up-tapers.
About the Authors
A. Bourdine
Povolzhskiy State University of Telecommunication & Informatics
Russian Federation
Russian Federation
O. Morozov
Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev - KAI
Russian Federation
Russian Federation
A. Vasilets
Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev - KAI, Kazan
Russian Federation
Russian Federation
A. Kafarova
Povolzhskiy State University of Telecommunication & Informatics
Russian Federation
Russian Federation
A. Minaeva
Povolzhskiy State University of Telecommunication & Informatics
Russian Federation
Russian Federation
N. Sevruk
Povolzhskiy State University of Telecommunication & Informatics
Russian Federation
Russian Federation
References
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.
Review
For citations:
Bourdine A., Morozov O., Vasilets A., Kafarova A., Minaeva A., Sevruk N. Experimental Approbation of Quasi-Interferometric Scheme for Outer Mechanical Stress Detection Based on Few-Mode Optical Signal Response Analysis. Proceedings of Telecommunication Universities. 2017;3(2):37-50. (In Russ.)
Views:
621
Email this article 