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Instrumentation, Mesure, Métrologie

1631-4670
Revue des Systèmes
 

 ARTICLE VOL 13/1-2 - 2013  - pp.31-45  - doi:10.3166/i2m.13.1-2.31-45
TITRE
Capteur Brillouin réparti à fibre optique à haute résolution et longue portée

TITLE
Long-range and high-resolution distributed Brillouin fiber sensors

RÉSUMÉ

Les capteurs répartis à fibre optique utilisant la diffusion Brillouin stimulée présentent un grand intérêt pour le contrôle permanent de l’intégrité et de la sécurité des systèmes et structures dans le génie civil ou l’industrie pétrolière. Ces capteurs permettent de mesurer avec précision des contraintes ou des variations de température le long des fibres optiques avec une résolution longitudinale de l’ordre du mètre sur plusieurs dizaines de kilomètres. Dans cet article, nous présentons deux nouveaux capteurs Brillouin répartis basés sur des formats avancés de modulation numérique empruntés aux systèmes modernes de télécommunications à haut débit. Nous montrons que ces nouvelles techniques de modulation permettent d’atteindre des résolutions spatiales centimétriques inférieures à la durée de vie des phonons acoustiques, et des distances d’interrogations allant jusqu’à cent kilomètres en insérant des amplificateurs optiques. Nous présentons également des cartographies des fibres optiques à cristal photonique à très haute résolution.



ABSTRACT

Brillouin-based distributed optical fiber sensors have been the subject of intense research in recent years because they offer a unique solution for continuous, real-time monitoring in civil engineering and petroleum industry. These sensors provide strain or temperature measurements with meter spatial resolution over several tens of kilometers. In this work we demonstrate two new Brillouin fiber sensors with enhanced performances based on advanced modulation formats from high-speed lightwave communications systems. We first report a Brillouin distributed sensor with enhanced centimeter resolution using a digital phase-shift keying technique. The second one uses a quadrature phase-shift keying modulator as a single-sideband modulator to balance the pump depletion and the fiber loss by the Brillouin gain. Combined with a specially-designed in-line bidirectional Erbium-doped fiber amplifier, we demonstrate that this technique allows for the achievement of long-range distributed sensing over 100 km.



AUTEUR(S)
Thibaut SYLVESTRE, Min Won LEE, Duc Minh NGUYEN, Birgit STILLER, Jean-Charles BEUGNOT, Hervé MAILLOTTE, Jérôme HAUDEN, Luc THÉVENAZ

MOTS-CLÉS
capteur à fibre optique, diffusion Brillouin

KEYWORDS
distributed fiber sensors, Brillouin optical time domain analysis

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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