Como ele serve como fonte de sinal para detecção distribuída por fibra (OTDR/OFDR)?
O espalhamento Rayleigh serve como uma fonte de sinal fundamental para técnicas de sensoriamento distribuído por fibra, como a Retrodifusão Óptica no Domínio do Tempo (OTDR - Optical Time Domain Reflectometry) e a Retrodifusão Óptica no Domínio da Frequência (OFDR - Optical Frequency Domain Reflectometry), devido à sua natureza inerente às fibras ópticas.
Veja como funciona:
- Inomogeneidades Microscópicas: As fibras ópticas, apesar de sua alta pureza, possuem flutuações microscópicas de densidade e variações composicionais congeladas em sua estrutura de vidro durante a fabricação. Essas inomogeneidades são muito menores que o comprimento de onda da luz.
- Mecanismo de Espalhamento: Quando a luz se propaga pela fibra, ela encontra essas pequenas inomogeneidades. Isso faz com que uma parte da luz seja espalhada em todas as direções, um fenômeno conhecido como espalhamento Rayleigh.
- Sinal de Retrodifusão: Uma pequena fração dessa luz espalhada é direcionada de volta para a fonte, conhecida como retrodifusão Rayleigh. Essa luz retroespalhada atua como uma “assinatura” contínua de cada ponto ao longo da fibra.
- Sensoriamento Distribuído:
- OTDR: Na OTDR, um pulso óptico curto é lançado na fibra. À medida que o pulso viaja, ele gera retrodifusão Rayleigh. Ao medir o tempo de chegada e a intensidade da luz retroespalhada, e conhecendo a velocidade da luz na fibra, o instrumento OTDR pode determinar a localização e a magnitude de eventos (como emendas, conectores ou rupturas) ou alterações na perda ao longo de todo o comprimento da fibra.
- OFDR: A OFDR utiliza uma fonte de luz de frequência continuamente varrida. A luz retroespalhada de diferentes pontos ao longo da fibra retorna ao detector com um deslocamento de fase proporcional à distância percorrida e à varredura de frequência. Ao realizar uma Transformada de Fourier no sinal detectado, o sistema pode mapear precisamente o perfil de espalhamento e detectar alterações mínimas de tensão ou temperatura com altíssima resolução espacial ao longo da fibra.
A geração contínua de retrodifusão Rayleigh ao longo de todo o comprimento da fibra permite medições verdadeiramente distribuídas, tornando a própria fibra o sensor.
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, que podem ser usados como cabos ou sensores de sensoriamento óptico distribuído por fibra, compatíveis com equipamentos de sensoriamento baseados em espalhamento Rayleigh, Raman ou Brillouin.