Distributed measurements of vibration frequency using phase-OTDR with a DFB laser self-stabilized through PM fiber ring cavity

Escobedo, J. L. Bueno; Jason, Johan; López-Mercado, César A.; Spirin, V. V.; Wuilpart, Marc; Mégret, Patrice; Коробко, Д. А.; Zolotovskiy, Igor O.; Fotiadi, Andrei A.

doi:10.1016/j.rinp.2019.02.023

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“…8 se muestra la superposición de las diferencias absolutas de las trazas consecutivas después de realizar el procedimiento del algoritmo de procesamiento de movimiento diferencial con los valoresóptimos de N y m, con el cual logramos un incremento significativo de la SNR de ∼ 13.8 dB de la perturbación y una reducción en el promedio del ruido. El algoritmo propuesto con el método de promediación espacial-temporal proporciona un incremento en la SNR de 3-4 dB con referencia al método diferencial usado en [18]. El valor de la SNR permite la localización correcta de la perturbación con el LEI-DFB en distancias de aproximadamente 850 m con una resolución de ∼ 20 m en una fibra de prueba de ∼ 4.5 km.…”

Section: Resultados Experimentales Y Discusiónunclassified

“…El láser DFB convencional opera en una longitud de onda de ∼ 1546 nm con una potencia de 5 mW y es encadenado en el régimen de acoplamiento crítico por medio del ARFO [15]. En este trabajo optimizamos el esquema experimental presentado en [18]. Se aumentó el factor de calidad del ARFO mediante el uso dos acopladores 99/1 dentro de ARFO y se incrementó su longitud hasta 4 m de fibra de polarización preservada, eliminando completamente el salto de modo asociado con la inestabilidad de la polarización entre dos estados de polarización ortogonales [19].…”

Section: Configuración Experimentalunclassified

“…Sin embargo, el régimen de frecuenciaúnica usualmente es observado durante intervalos que son interrumpidos por saltos de modo de corta duración [15][16][17]. En trabajos anteriores se ha demostrado que el empleo de un algoritmo de promediación incrementa la relación señal a ruido de la detección de la perturbación [18].…”

Section: Introductionunclassified

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Algoritmo de optimización para la detección en un sistema φ-OTDR basado en un láser DFB encadenado a través de anillo resonador de fibra óptica

et al. 2020

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Presentamos un algoritmo complejo de promediación diferencial espacial-temporal que incrementa la capacidad de detección de un sistema de reflectrometríaóptica en el dominio del tiempo sensible a la fase (ϕ−OTDR), el cual emplea un láser DFB estándar de telecomunicaciones para mediciones distribuidas en la fibra de prueba. El láser DFB es encadenado por auto-inyección a través de un anillo resonador de fibrá optica de polarización preservada, que genera una coherencia y estabilidad frecuencial de la emisión del láser para mediciones precisas. El algoritmo de promediación presentado es capaz de mejorar la SNR en 5-6 dB, incrementando significativamente la capacidad de detección del sistema ϕ−OTDR. Se demuestra la localización de perturbaciones a la frecuencia de 815 Hz en una distancia aproximada de 850 m con una precisión de 20 m. Descriptores: OTDR sensible a la fase; encadenamiento por auto-inyección; anillo resonador de fibraóptica. We present a new spatial-temporal differential averaging algorithm that improves the capacity of our phase-sensitive optical time-domain reflectometry (ϕ−OTDR) system to vibration detection. Specifically, the system employs the standard DFB laser self-injection locked through an external feedback loop comprising a PM fiber-optic ring resonator that enhances coherence and provides enough frequency stability to the laser operation. The reported algorithm is responsible for 5-6 dB increase of the SNR thus improving the system ability to detect vibrations. We demonstrate the vibrations with the frequency of ∼ 815 Hz at the distance of ∼ 850 m localized with a spatial resolution of ∼ 20 m.

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Section: Resultados Experimentales Y Discusiónunclassified

Section: Configuración Experimentalunclassified

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Algoritmo de optimización para la detección en un sistema φ-OTDR basado en un láser DFB encadenado a través de anillo resonador de fibra óptica

et al. 2020

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“…The principle of the laser operation is based on the self-injection locking mechanism, which enables the reduction in the DFB laser linewidth down to the sub-kilohertz level [ 30 ]. The ability of this low-cost source to replace the standard laser in the phase-OTDR analyzer has been experimentally demonstrated [ 31 , 32 ]. In the dual-frequency laser configuration [ 33 ], the same ring fiber cavity is used to generate narrow-band coherent light at the pump frequency (through the self-injection locking mechanism) and narrow-band coherent light at Stokes frequency (through stimulated Brillouin scattering).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Application of Dual-Frequency Self-Injection Locked DFB Laser for Brillouin Optical Time Domain Analysis

López-Mercado

Коробко

Zolotovskii

et al. 2021

Sensors

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Self-injection locking to an external fiber cavity is an efficient technique enabling drastic linewidth narrowing of semiconductor lasers. Recently, we constructed a simple dual-frequency laser source that employs self-injection locking of a DFB laser in the external ring fiber cavity and Brillouin lasing in the same cavity. The laser performance characteristics are on the level of the laser modules commonly used with BOTDA. The use of a laser source operating two frequencies strongly locked through the Brillouin resonance simplifies the BOTDA system, avoiding the use of a broadband electrooptical modulator (EOM) and high-frequency electronics. Here, in a direct comparison with the commercial BOTDA, we explore the capacity of our low-cost solution for BOTDA sensing, demonstrating distributed measurements of the Brillouin frequency shift in a 10 km sensing fiber with a 1.5 m spatial resolution.

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“…However, such stabilization method is technically complicated and cost-consuming. The use of polarization maintaining fibers improves to some extent the laser stability preventing polarization mode-hopping [4].…”

mentioning

confidence: 99%

Stabilizing Brillouin Fiber Lasers

Fotiadi¹,

Spirin²,

Bueno-Escobedo³

et al. 2020

9-Й Международный Семинар По Волоконным Лазерам: Материалы Семинара

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Distributed measurements of vibration frequency using phase-OTDR with a DFB laser self-stabilized through PM fiber ring cavity

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Algoritmo de optimización para la detección en un sistema φ-OTDR basado en un láser DFB encadenado a través de anillo resonador de fibra óptica

Algoritmo de optimización para la detección en un sistema φ-OTDR basado en un láser DFB encadenado a través de anillo resonador de fibra óptica

Application of Dual-Frequency Self-Injection Locked DFB Laser for Brillouin Optical Time Domain Analysis

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