Optimized Long-Range and High-Resolution Brillouin Optical Time Domain Analyzers

Para dar cabida a todas las necesidades de la sociedad de hoy en día, tanto energéticas, como de comunicaciones, transporte o habitacionales, han surgido un gran número de infraestructuras. Puentes, presas, carreteras, vías férreas, etc., deben mantenerse funcionando de manera correcta, continua y s...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Domínguez López, Alejandro|||0000-0001-6065-6106
Tipo de recurso: tesis doctoral
Fecha de publicación:2017
País:España
Institución:Universidad de Alcalá (UAH)
Repositorio:e_Buah Biblioteca Digital Universidad de Alcalá
Idioma:español
OAI Identifier:oai:ebuah.uah.es:10017/41106
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/10017/41106
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Fibra Óptica
Óptica no Lineal
Óptica Física
Electrónica
Electronics
id ES_abbc39cceae6891c0192bcde73aa6b0b
oai_identifier_str oai:ebuah.uah.es:10017/41106
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Optimized Long-Range and High-Resolution Brillouin Optical Time Domain Analyzers
title Optimized Long-Range and High-Resolution Brillouin Optical Time Domain Analyzers
spellingShingle Optimized Long-Range and High-Resolution Brillouin Optical Time Domain Analyzers
Domínguez López, Alejandro|||0000-0001-6065-6106
Fibra Óptica
Óptica no Lineal
Óptica Física
Electrónica
Electronics
title_short Optimized Long-Range and High-Resolution Brillouin Optical Time Domain Analyzers
title_full Optimized Long-Range and High-Resolution Brillouin Optical Time Domain Analyzers
title_fullStr Optimized Long-Range and High-Resolution Brillouin Optical Time Domain Analyzers
title_full_unstemmed Optimized Long-Range and High-Resolution Brillouin Optical Time Domain Analyzers
title_sort Optimized Long-Range and High-Resolution Brillouin Optical Time Domain Analyzers
dc.creator.none.fl_str_mv Domínguez López, Alejandro|||0000-0001-6065-6106
author Domínguez López, Alejandro|||0000-0001-6065-6106
author_facet Domínguez López, Alejandro|||0000-0001-6065-6106
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv González Herráez, Miguel
Martín López, Sonia
dc.subject.none.fl_str_mv Fibra Óptica
Óptica no Lineal
Óptica Física
Electrónica
Electronics
topic Fibra Óptica
Óptica no Lineal
Óptica Física
Electrónica
Electronics
description Para dar cabida a todas las necesidades de la sociedad de hoy en día, tanto energéticas, como de comunicaciones, transporte o habitacionales, han surgido un gran número de infraestructuras. Puentes, presas, carreteras, vías férreas, etc., deben mantenerse funcionando de manera correcta, continua y segura, y por tanto, urge preservar y controlar la integridad de las mismas. Los sensores distribuidos de fibra óptica son particularmente adecuados para este tipo de aplicaciones, ya que permiten obtener medidas de deformación, temperatura y/o vibraciones (o cualquier magnitud física relacionada con las mismas) de miles de puntos sensores a lo largo de decenas de kilómetros de fibra óptica. Los sensores de fibra óptica basados en scattering Brillouin, en particular los fundamentados en el Análisis en el Dominio del Tiempo del efecto Brillouin (BOTDA) se han convertido en una de las soluciones por excelencia para monitorizar grandes infraestructuras. Un sensor BOTDA convencional es capaz de medir, típicamente, sobre distancias de 30-50 km con una resolución espacial de 1-2 m. Sin embargo, ciertas aplicaciones, tales como gasoductos/oleoductos instalados en áreas de difícil acceso y sin posibilidad de alimentación eléctrica podrían requerir medir distancias más largas (del orden de los 100 km), mientras que otras, por el contrario, podrían necesitar aumentar el número de puntos sensibles en la fibra, es decir, incrementar la resolución espacial del sensor. Por tanto, urge encontrar métodos que permitan aumentar las capacidades actuales de dichos sensores, en otras palabras, aumentar la relación señal-ruido (SNR) de los mismos. En este trabajo de tesis se muestra un estudio detallado de los efectos no-locales que surgen en montajes con sonda de doble banda lateral (DSB-BOTDA), donde se han identificado distorsiones significativas tanto en la señal de bombeo como en las curvas de ganancia y atenuación Brillouin obtenidas, limitando el correcto funcionamiento de los sensores BOTDA para valores convencionales de potencia de sonda. Asimismo, se presenta la aplicación de la detección diferencial a sistemas BOTDA, la cual conlleva un aumento de la amplitud de las trazas BOTDA en un factor 2, mejorando la SNR en un factor 2^1/2 y mostrándose particularmente eficaz a la hora de eliminar ruidos en modo-común presentes en el sistema. En combinación con amplificación Raman se ha verificado una reducción considerable del ruido RIN transferido a las señales BOTDA por los láseres Raman. Por último, a fin de evitar los ya mencionados efectos no-locales provocados por la señal de sonda en BOTDA, se ha propuesto una novedosa y efectiva técnica de barrido, la cual permite aumentar la potencia de sonda, y por tanto, mejorar la SNR del sistema. Tal característica ha permitido alcanzar dos importantes records en el estado actual de la tecnología: en primer lugar, se ha conseguido un sensor BOTDA capaz de medir sobre 100 km de fibra con una resolución de 2 m, sin haber necesitado combinarlo con ningún otro tipo de técnica de amplificación y en un tiempo de adquisición convencional; en segundo lugar, se ha demostrado un sensor capaz de resolver, por primera vez, 1.000.000 de puntos sensibles en un sensor Brillouin basado en el dominio del tiempo, es decir, una resolución espacial de 1 cm a lo largo de 10 km de fibra estándar y en un tiempo de adquisición de pocos minutos.
publishDate 2017
dc.date.none.fl_str_mv 2017
2017-01-01
dc.type.none.fl_str_mv doctoral thesis
http://purl.org/coar/resource_type/c_db06
NA
http://purl.org/coar/version/c_be7fb7dd8ff6fe43
dc.type.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10017/41106
url http://hdl.handle.net/10017/41106
dc.language.none.fl_str_mv Español
spa
language_invalid_str_mv Español
language spa
dc.rights.none.fl_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.rights.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:e_Buah Biblioteca Digital Universidad de Alcalá
instname:Universidad de Alcalá (UAH)
instname_str Universidad de Alcalá (UAH)
reponame_str e_Buah Biblioteca Digital Universidad de Alcalá
collection e_Buah Biblioteca Digital Universidad de Alcalá
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869416294671974401
spelling Optimized Long-Range and High-Resolution Brillouin Optical Time Domain AnalyzersDomínguez López, Alejandro|||0000-0001-6065-6106Fibra ÓpticaÓptica no LinealÓptica FísicaElectrónicaElectronicsPara dar cabida a todas las necesidades de la sociedad de hoy en día, tanto energéticas, como de comunicaciones, transporte o habitacionales, han surgido un gran número de infraestructuras. Puentes, presas, carreteras, vías férreas, etc., deben mantenerse funcionando de manera correcta, continua y segura, y por tanto, urge preservar y controlar la integridad de las mismas. Los sensores distribuidos de fibra óptica son particularmente adecuados para este tipo de aplicaciones, ya que permiten obtener medidas de deformación, temperatura y/o vibraciones (o cualquier magnitud física relacionada con las mismas) de miles de puntos sensores a lo largo de decenas de kilómetros de fibra óptica. Los sensores de fibra óptica basados en scattering Brillouin, en particular los fundamentados en el Análisis en el Dominio del Tiempo del efecto Brillouin (BOTDA) se han convertido en una de las soluciones por excelencia para monitorizar grandes infraestructuras. Un sensor BOTDA convencional es capaz de medir, típicamente, sobre distancias de 30-50 km con una resolución espacial de 1-2 m. Sin embargo, ciertas aplicaciones, tales como gasoductos/oleoductos instalados en áreas de difícil acceso y sin posibilidad de alimentación eléctrica podrían requerir medir distancias más largas (del orden de los 100 km), mientras que otras, por el contrario, podrían necesitar aumentar el número de puntos sensibles en la fibra, es decir, incrementar la resolución espacial del sensor. Por tanto, urge encontrar métodos que permitan aumentar las capacidades actuales de dichos sensores, en otras palabras, aumentar la relación señal-ruido (SNR) de los mismos. En este trabajo de tesis se muestra un estudio detallado de los efectos no-locales que surgen en montajes con sonda de doble banda lateral (DSB-BOTDA), donde se han identificado distorsiones significativas tanto en la señal de bombeo como en las curvas de ganancia y atenuación Brillouin obtenidas, limitando el correcto funcionamiento de los sensores BOTDA para valores convencionales de potencia de sonda. Asimismo, se presenta la aplicación de la detección diferencial a sistemas BOTDA, la cual conlleva un aumento de la amplitud de las trazas BOTDA en un factor 2, mejorando la SNR en un factor 2^1/2 y mostrándose particularmente eficaz a la hora de eliminar ruidos en modo-común presentes en el sistema. En combinación con amplificación Raman se ha verificado una reducción considerable del ruido RIN transferido a las señales BOTDA por los láseres Raman. Por último, a fin de evitar los ya mencionados efectos no-locales provocados por la señal de sonda en BOTDA, se ha propuesto una novedosa y efectiva técnica de barrido, la cual permite aumentar la potencia de sonda, y por tanto, mejorar la SNR del sistema. Tal característica ha permitido alcanzar dos importantes records en el estado actual de la tecnología: en primer lugar, se ha conseguido un sensor BOTDA capaz de medir sobre 100 km de fibra con una resolución de 2 m, sin haber necesitado combinarlo con ningún otro tipo de técnica de amplificación y en un tiempo de adquisición convencional; en segundo lugar, se ha demostrado un sensor capaz de resolver, por primera vez, 1.000.000 de puntos sensibles en un sensor Brillouin basado en el dominio del tiempo, es decir, una resolución espacial de 1 cm a lo largo de 10 km de fibra estándar y en un tiempo de adquisición de pocos minutos.González Herráez, MiguelMartín López, Sonia20172017-01-01doctoral thesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06NAhttp://purl.org/coar/version/c_be7fb7dd8ff6fe43info:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10017/41106reponame:e_Buah Biblioteca Digital Universidad de Alcaláinstname:Universidad de Alcalá (UAH)Españolspaopen accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:ebuah.uah.es:10017/411062026-06-18T11:13:07Z
score 15,300719

Similares en LA Referencia