Nos últimos anos, as fibras ópticas têm servido como sensores para detectar mudanças de temperatura, como um termômetro, e pressão, como um nervo artificial. Esta técnica é particularmente útil em estruturas como pontes e gasodutos.

Os pesquisadores da EPFL desenvolveram um novo método que permite às fibras ópticas identificar se estão em contato com um líquido ou um sólido. Isso é conseguido simplesmente gerando uma onda sonora com a ajuda de um feixe de luz dentro da fibra. O estudo foi conduzido pelo Grupo de Fibra Óptica (GFO) dirigido por Luc Thévenaz dentro da Escola de Engenharia e foi publicado em Nature Communications .

Um sensor que não perturba a luz

Não mais largo do que uma mecha de cabelo, uma fibra óptica de vidro transmite luz que varia de acordo com quatro parâmetros:intensidade, Estágio, polarização e comprimento de onda. Esses parâmetros são alterados quando a fibra é esticada ou a temperatura muda, permitindo que a fibra atue como um sensor, detectando rachaduras em estruturas ou temperaturas anormais. Mas até agora não foi possível determinar o que estava acontecendo ao redor da fibra sem que a luz escapasse da fibra, que interrompe seu caminho.

O método desenvolvido na EPFL utiliza uma onda sonora gerada no interior da fibra. É uma onda de hiperfrequência que ricocheteia regularmente nas paredes da fibra. Este eco varia em diferentes locais, dependendo do material com o qual a onda entra em contato. Os ecos deixam uma marca na luz que pode ser lida quando o feixe sai da fibra, tornando possível mapear os arredores da fibra. Essa impressão é tão tênue que dificilmente perturba a propagação da luz dentro da fibra. O método poderia ser usado para detectar o que está acontecendo ao redor de uma fibra e enviar informações baseadas em luz ao mesmo tempo.

Os pesquisadores já imergiram suas fibras em água e depois em álcool, antes de deixá-los ao ar livre. Cada vez, seu sistema foi capaz de identificar corretamente a mudança no ambiente. “Nossa técnica permitirá detectar vazamentos de água, bem como a densidade e salinidade dos fluidos que entram em contato com a fibra. Existem muitas aplicações potenciais, "diz Thévenaz.

Detecção espacial e temporal

Essas mudanças nos arredores são localizadas graças a um método simples baseado no tempo. "Cada impulso de onda é gerado com um ligeiro lapso de tempo. E esse atraso se reflete na chegada do feixe. Se houvesse alguma perturbação ao longo do caminho, podemos ver o que eram e determinar sua localização, "explica Thévenaz." Por enquanto, podemos localizar distúrbios em cerca de dez metros, mas temos os meios técnicos para aumentar nossa precisão para um metro. "

A ideia de usar uma onda sonora em fibras ópticas veio inicialmente de pesquisadores parceiros da equipe da Universidade Bar-Ilan, em Israel. Devem seguir-se projetos conjuntos de pesquisa.