Распределенные измерения на основе взаимодействия мод

Основное преимущество метода — это возможность использования обычных с примесью германия телекоммуникационных градиентных волокон.

image124

Распределенные измерения на основе взаимодействия мод.

Взаимодействие между модами, распространяющимися в волокне, также можно использовать для распределенного измерения. Этот датчик отличается от рефлектометрических тем, что основывается на исходном сигнале, а не на рассеянном обратно или отраженном. В качестве измерительного используется волокно, способное поддерживать распространение двух мод. Возможно несколько вариантов: эти две моды могут иметь ортогональную поляризацию и распространяться в волокне с высоким двулучепреломлением (волокне, сохраняющем поляризацию), могут быть двумя модами, распространяющимися в двумодовом волокне, или двумя пространственно разделенными основными модами с двумя различными постоянными распространения, распространяющимися в двухжильном волокне. Основной принцип действия для случая использования ортогонально поляризованных мод. Здесь поляризованное излучение лазера запускается в качестве одной из мод волокна длиной L, а принятое выходное излучение анализируется при помощи поляризатора, оси которого повернуты под углом 45° к собственным модам волокна. При отсутствии воздействий на волокно поляризация излучения не изменяется в волокне (если пренебречь низкоуровневым внутренним взаимодействием мод, определяемым структурой волокна) и на выходе не регистрируется никакой интерференции мод. Возмущение, возникающее в результате воздействия на волокно в точке р, приводит к взаимодействию мод, и часть излучения входной моды переходит в ортогональную моду. В результате на выходе обнаруживается явление интерференции.

image125

Информация о месте воздействия может быть получена при помощи опроса системы частотно-модулированной непрерывной волной. Из-за линейной частотной модуляции сигнала лазера на регистрируемую интерференцию мод выходного сигнала накладываются биения, частота которых зависит от длины (L —р) и разности констант распространения мод (двулучепреломления). Если сигнал лазера частотно-модулирован в диапазоне Av с частотой повторения /с, частота биений регистрируемой интерференции сигнала определяется по формуле

См. также:  Эффект фотоупругости

В простейшем случае квазираспределенный датчик — это модифицированные фрагменты волокна, встроенные непосредственно («врощенные») в длинное волокно через определенные интервалы для создания локальных изменений потерь, интенсивности обратного рассеяния, поляризации, интенсивности свечения и т. д. Например, фрагменты волокна, активированного редкоземельными элементами, могут быть включены в длинное волокно в определенных местах, в результате чего получится квазираспределенный датчик температуры.