Optiske fibre, der kan fornemme materialerne omkring dem

I de senere år har optiske fibre fungeret som sensorer til at registrere ændringer i temperatur, som et termometer, og pres, som en kunstig nerve. Denne teknik er især nyttig i strukturer såsom broer og gasledninger.

EPFL -forskere er nu kommet med en ny metode, der gør det muligt for optiske fibre at identificere, om de er i kontakt med en væske eller et fast stof. Dette opnås ved simpelthen at generere en lydbølge ved hjælp af en lysstråle inde i fiberen. Undersøgelsen blev udført af Group for Fiber Optics (GFO), der blev ledet af Luc Thévenaz inden for Engineering School og er blevet offentliggjort i Naturkommunikation .

En sensor, der ikke forstyrrer lyset

Ikke bredere end en hårstreng, en optisk fiber fremstillet af glas transmitterer lys, der varierer efter fire parametre:intensitet, fase, polarisering og bølgelængde. Disse parametre ændres, når fiberen strækkes eller temperaturen ændres, gør det muligt for fiberen at fungere som en sensor ved at detektere revner i strukturer eller unormale temperaturer. Men indtil nu var det ikke muligt at bestemme, hvad der skete omkring fiberen, uden at lys undslap fiberen, som forstyrrer dens vej.

Metoden udviklet på EPFL bruger en lydbølge genereret inde i fiberen. Det er en hyperfrekvensbølge, der regelmæssigt hopper af fiberens vægge. Dette ekko varierer forskellige steder afhængigt af det materiale, bølgen kommer i kontakt med. Ekkoerne efterlader et aftryk på lyset, der kan aflæses, når strålen forlader fiberen, gør det muligt at kortlægge fiberens omgivelser. Dette aftryk er så svagt, at det næppe forstyrrer lyset, der formerer sig i fiberen. Metoden kunne bruges til at fornemme, hvad der foregår omkring en fiber og sende lysbaseret information på samme tid.

Forskerne har allerede nedsænket deres fibre i vand og derefter i alkohol, før de forlades ude i det fri. Hver gang, deres system var i stand til korrekt at identificere ændringen i omgivelserne. "Vores teknik gør det muligt at opdage vandlækager, samt densiteten og saltholdigheden af ​​væsker, der kommer i kontakt med fiberen. Der er mange potentielle applikationer, "siger Thévenaz.

Rumlig og tidsmæssig detektion

Disse ændringer i omgivelserne er placeret takket være en simpel tidsbaseret metode. "Hver bølgeimpuls genereres med et lille tidsforsinkelse. Og denne forsinkelse afspejles ved strålens ankomst. Hvis der var forstyrrelser undervejs, vi kan både se, hvad de var og bestemme deres placering, "forklarer Thévenaz." I øjeblikket vi kan lokalisere forstyrrelser inden for omkring ti meter, men vi har de tekniske midler til at øge vores nøjagtighed til en meter. "

Ideen om at bruge en lydbølge i optiske fibre kom oprindeligt fra teamets partnerforskere ved Bar-Ilan University i Israel. Fælles forskningsprojekter bør følge.