Detección por fibra óptica polarizada pasiva: soluciones OFDR fiables y rentables

La reflectometría de dominio de frecuencia óptica (OFDR) con fibra óptica está establecida como altamente beneficiosa para monitorización multipunto simultánea en vivo en muchos campos. Una debilidad crítica de metodologías interferométricas de fibra óptica es su susceptibilidad a errores de influencias externas que introducen birrefringencia en luz láser polarizada. Actualmente, esto se mitiga con control de polarización activo, pero el hardware es costoso y requiere significativamente más componentes que se multiplican en número y coste al aumentar sensores.

Problema de la polarización en OFDR

Las fibras de detección OFDR tienen muchos puntos de detección a lo largo de su longitud y pueden configurarse para medir simultáneamente deformación distribuida, temperatura y presencia química. El OFDR no polarizado sufre distorsión en la polaridad de la luz láser en conexiones, componentes, curvas, y particularmente en ubicaciones a lo largo de fibras de detección donde factores ambientales duros afectan físicamente la estructura cristalina de la fibra.

Solución: sistema pasivo polarizado

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

Implementación técnica

Este enfoque separa la señal en tres polarizaciones a 60 grados usando un arreglo comercial de filtrado de polarización de 3 ejes. La luz que retorna de una fibra de detección se divide en tres partes iguales y cada tercio se filtra linealmente antes de convertirse y amplificar optoelectrónicamente. Los filtros lineales en las tres salidas del divisor están posicionados a 0°, 60° y 120° respecto a la sección transversal de las fibras que emergen del divisor. La información de las tres señales se procesa para proporcionar comprensión completa de efectos birrefringentes a lo largo del sensor.

Esta técnica ofrece los mismos beneficios que el control de polarización activo con muy pocos cambios al hardware previo en sistemas OFDR tradicionales. El hardware para implementar el nuevo enfoque es menos costoso que un sistema OFDR con control de polarización activo porque componentes pasivos no polarizados más baratos logran los mismos resultados.

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