Detección pasiva de fibra óptica polarizada

La detección de fibra óptica por reflectometría en el dominio de la frecuencia óptica (OFDR, por sus siglas en inglés) se ha establecido como altamente beneficiosa para el monitoreo multipunto, simultáneo y en vivo en muchos campos. Una debilidad crítica de las metodologías de detección de fibra óptica interferométrica es que son susceptibles a errores por influencias externas que introducen birrefringencia en la luz láser polarizada. Actualmente, esto se puede mitigar con un control de polarización activo, pero el hardware es costoso y requiere muchos más componentes que aumentan en número y costo a medida que aumenta el número de sensores.

Las fibras de detección OFDR tienen muchos puntos de detección a lo largo de su longitud y se pueden configurar para medir simultáneamente muchas cosas, como la tensión distribuida, la temperatura y la presencia química. El OFDR no polarizado sufre distorsión en la polaridad de la luz láser en las conexiones, los componentes, las curvas y, en particular, en las ubicaciones a lo largo de las fibras de detección donde los factores ambientales severos pueden afectar físicamente la estructura cristalina de la fibra.

Se desarrolló un nuevo sistema de detección de fibra óptica polarizada pasiva que puede ofrecer los mismos resultados que un sistema de polarización activa con un gasto de hardware adicional mínimo, independientemente de la capacidad de detección. La tecnología combina algoritmos ópticos y componentes disponibles comercialmente para permitir la identificación de varios estados de polarización (birrefringencia) y filtra los datos para este efecto de distorsión mediante la creación de un sistema de detección que es 100 % diverso en polarización. El resultado es la eliminación de errores de medición debidos a los efectos de polarización en el sistema de fibra óptica. Además, debido a que la tecnología puede rastrear con precisión los cambios de polarización a lo largo de una cadena de sensores, puede resultar útil en la aplicación de nuevos tipos de sensores, como presión, torsión y flexión a lo largo de la fibra de detección.

Este enfoque separa la señal en tres polarizaciones de 60 grados utilizando un arreglo comercial de filtrado de polarización de 3 ejes. La luz que regresa de una fibra sensora se divide en tres partes iguales y cada tercio del retorno se filtra linealmente antes de convertirse y amplificarse optoelectrónicamente. Los filtros lineales en las tres salidas del divisor están posicionados a 0°, 60° y 120° con respecto a la sección transversal de las fibras que salen del divisor. La información de las tres señales se procesa para proporcionar una comprensión completa de los efectos birrefringentes en toda la longitud del sensor.

Esta técnica ofrece los mismos beneficios que el control de polarización activa con muy pocos cambios con respecto al hardware anterior que se encuentra en los sistemas OFDR tradicionales. El hardware utilizado para implementar el nuevo enfoque es menos costoso que un sistema OFDR que implementa un control de polarización activo porque los componentes pasivos no polarizados menos costosos logran los mismos resultados.

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