Comment sert-il de source de signal pour la détection distribuée par fibre optique (OTDR/OFDR) ?
La diffusion de Rayleigh sert de source de signal fondamentale pour les techniques de détection par fibre optique distribuée telles que la réflectométrie temporelle en ondelettes optiques (OTDR) et la réflectométrie fréquentielle en ondelettes optiques (OFDR) en raison de sa nature inhérente aux fibres optiques.
Voici comment cela fonctionne :
- Inhomogénéités microscopiques : Les fibres optiques, malgré leur haute pureté, présentent des fluctuations de densité microscopiques et des variations compositionnelles figées dans leur structure de verre lors de la fabrication. Ces inhomogénéités sont beaucoup plus petites que la longueur d’onde de la lumière.
- Mécanisme de diffusion : Lorsque la lumière se propage dans la fibre, elle rencontre ces minuscules inhomogénéités. Cela provoque la diffusion d’une partie de la lumière dans toutes les directions, un phénomène connu sous le nom de diffusion de Rayleigh.
- Signal rétrodiffusé : Une petite fraction de cette lumière diffusée est dirigée vers la source, appelée rétrodiffusion de Rayleigh. Cette lumière rétrodiffusée agit comme une « signature » continue de chaque point le long de la fibre.
- Détection distribuée :
- OTDR : En OTDR, une courte impulsion optique est envoyée dans la fibre. Au fur et à mesure que l’impulsion se déplace, elle génère une rétrodiffusion de Rayleigh. En mesurant le temps d’arrivée et l’intensité de la lumière rétrodiffusée, et en connaissant la vitesse de la lumière dans la fibre, l’instrument OTDR peut déterminer l’emplacement et l’ampleur des événements (comme les épissures, les connecteurs ou les ruptures) ou les changements de perte sur toute la longueur de la fibre.
- OFDR : L’OFDR utilise une source lumineuse à fréquence continuellement balayée. La lumière rétrodiffusée provenant de différents points le long de la fibre arrive au détecteur avec un déphasage proportionnel à la distance parcourue et au balayage de fréquence. En effectuant une transformation de Fourier sur le signal détecté, le système peut cartographier précisément le profil de diffusion et détecter des changements infimes de contrainte ou de température avec une résolution spatiale très élevée le long de la fibre.
La génération continue de rétrodiffusion de Rayleigh le long de toute la longueur de la fibre permet des mesures véritablement distribuées, faisant de la fibre elle-même le capteur.
OFSCN propose des fibres optiques spécialisées, telles que le
OFSCN® 85°C Seamless Steel Tube Fiber Cable
et le
OFSCN® 200°C Seamless Steel Tube Fiber Cable
, qui peuvent être utilisés comme câbles ou capteurs de détection par fibre optique distribuée, compatibles avec les équipements de détection basés sur la diffusion de Rayleigh, Raman ou Brillouin.