As fibras ópticas possibilitam a nossa era da Internet, já que carregam grandes quantidades de dados em todo o mundo. As fibras também são uma excelente plataforma de sensor. Eles podem alcançar mais de centenas de quilômetros, simplesmente embutido em estruturas, e pode ser instalado em ambiente perigoso onde o uso de eletricidade é proibido. Contudo, sensores de fibra ótica também enfrentam um inerente, desafio fundamental.

"Tudo o que a luz toca é o nosso reino, "diz o doutorando Hagai Diamandi da Faculdade de Engenharia da Universidade Bar-Ilan em Israel." queremos dizer que qualquer medição óptica exige que a luz toque o meio em teste. "Fibras ópticas padrão, Contudo, são projetados para fazer exatamente o oposto. "As fibras padrão são feitas de um revestimento de vidro, com muito mais fino, núcleo interno, "continua Diamandi." A luz é guiada no núcleo interno, e todo esforço é feito para evitar que a luz vaze para fora. Uma substância em teste, na maioria dos casos, encontra-se fora do revestimento muito maior. Infelizmente, a luz guiada não atinge muito o mundo exterior. "

Uma possível solução está disponível com base em outras formas de propagação na mesma fibra. O aluno de doutorado Yosef London explica:"Além do modo principal, a luz pode se propagar na fibra preenchendo todo o revestimento. Nesse caso, pode 'sentir' o que está lá fora. "Mas como fazer a luz passar do modo de núcleo 'normal' para os modos de revestimento? Londres continua:" Aqui está um problema. O acoplamento aos modos de revestimento requer a inscrição de perturbações periódicas no meio de fibra, chamados de 'grades'. Gratings são escritos em específico, localizações discretas. Você não pode apagá-los ou movê-los. "Por esse motivo, os sensores do modo de revestimento são limitados apenas a medições pontuais.

A principal força dos sensores de fibra óptica é a análise espacialmente distribuída, em que cada segmento de fibra atua como um nó de medição independente. Os modos de revestimento não podiam suportar medições distribuídas, até agora. A ideia inovadora veio de um terceiro aluno de doutorado do grupo, Gil Bashan:"Existe uma alternativa para o uso de grades. Podemos lançar duas ondas ópticas fortes na fibra. Quando suas frequências são escolhidas corretamente, as duas ondas podem gerar oscilações acústicas dentro do núcleo da fibra, em frequências hipersônicas muito altas. Essas ondas acústicas tornam-se nossas grades. "O princípio é conhecido como grades dinâmicas Brillouin. Ao contrário da inscrição permanente, As grades dinâmicas Brillouin podem ser ligadas e desligadas à vontade. Eles também podem ser confinados a segmentos curtos de locais arbitrários, e varrido ao longo da fibra. "O princípio tem sido usado entre modos de núcleo de fibras por mais de uma década, "diz Bashan." Nós transportamos para os modos de revestimento. "

Em um artigo publicado recentemente em Optica Diário, o grupo relata um sensor de fibra de modo de revestimento distribuído, um primeiro de seu tipo. Ao fazer isso, eles tiveram que superar obstáculos consideráveis. O conselheiro Prof. Avi Zadok explica:"Há uma grande disparidade de tamanho entre os modos de núcleo e revestimento. Os modos de núcleo estão confinados a uma região muito estreita. Os modos de revestimento se espalham por uma área 200 vezes maior. Por esse motivo, estávamos preocupados que o acoplamento entre os dois modos seria fraco e ineficiente. " a equipe poderia mostrar a medição precisa do índice de refração fora do limite de revestimento do padrão, fibra óptica não modificada. A resolução espacial das medições foi de oito centímetros. A análise identificou corretamente seções de fibra curta imersas em água e etanol, e claramente distinguido entre os dois. A incerteza nas medições do índice estava na quarta casa decimal.

O Prof. Zadok conclui:"Demonstramos um novo conceito de sensores de fibra óptica. Ele aborda um desafio de décadas:o mapeamento distribuído do índice de refração fora do revestimento de fibra padrão, onde a luz não chega. "O sensor pode ser usado para detecção de vazamentos em infraestrutura crítica, e monitoramento de processos na indústria petroquímica, usinas de dessalinização, produção de alimentos e bebidas e muito mais.