Em um novo estudo, pesquisadores mostram que os cabos de fibra ótica que transportam dados através dos oceanos também podem ser usados ​​para detectar eventos geofísicos e monitorar as condições do oceano e do fundo do mar.

Embora bóias e observatórios cabeados possam ser usados ​​para monitorar partes do oceano, as informações que eles fornecem são limitadas ao seu entorno imediato. A nova abordagem pode oferecer uma maneira de usar a rede global de cabos de fibra óptica submarinos para estudar partes do oceano que de outra forma seriam inacessíveis.

"Uma vez aperfeiçoado, esta nova técnica permitirá a detecção geofísica nas profundezas do oceano, que são amplamente inexplorados devido à falta de instrumentação que funcione neste ambiente, "disse Zhongwen Zhan, professor assistente de geofísica na Caltech. "Pode um dia ser usado para detectar terremotos com epicentros no oceano, permitindo avisos anteriores de terremotos e tsunamis, por exemplo."

No Optica , O jornal da Optical Society para pesquisas de alto impacto, Zhan, junto com pesquisadores do Google e da Universidade de L'Aquila demonstram que a nova abordagem pode detectar terremotos e ondas do oceano - coleções de ondas produzidas por tempestades. Eles fizeram isso usando o cabo de fibra óptica transoceânica Curie que conecta Los Angeles, Califórnia com Valparaíso, Chile.

Indo além do transporte de dados

A nova técnica aproveita o fato de que terremotos, variações de pressão ou outras mudanças no ambiente de um cabo transoceânico criam mudanças sutis na luz que viaja pelas fibras ópticas. Embora links de fibra óptica transoceânicos tenham sido usados ​​para detectar eventos geofísicos no Oceano Mediterrâneo, a abordagem usada em demonstrações anteriores exigia lasers extremamente especializados que são difíceis de obter e usar.

"Usamos equipamento padrão de telecomunicações sem quaisquer componentes ópticos extras além daqueles já presentes em transceptores comerciais, "disse Zhan." Além disso, não há necessidade de um canal de luz dedicado porque os dados necessários para a detecção podem ser coletados sem perturbar a operação normal do sistema de transmissão óptica. "

A maioria dos cabos transoceânicos usa métodos sofisticados de luz coerente para codificar dados na amplitude e na fase da luz transmitida. Para analisar as mudanças na luz que viaja pelo cabo, os pesquisadores desenvolveram uma estrutura teórica para usar os dados de polarização gerados por um sistema de transmissão coerente para detecção no fundo do oceano. O método que desenvolveram mede pequenas mudanças na polarização da luz transmitida.

"Quaisquer mudanças no ambiente do cabo irão induzir um minúsculo, mas diferença detectável na polarização da luz, "disse Zhan." Desenvolvemos a estrutura teórica necessária para interpretar os dados de polarização em cabos submarinos, que permitirá uma maior compreensão quantitativa dos processos geofísicos submarinos. "

Colocando a teoria em prática

Os pesquisadores usaram sua nova abordagem para detectar terremotos em alto mar e ondulações oceânicas com base em leituras obtidas do cabo de fibra óptica transoceânica Curie. As medições concordaram bem com as medições independentes feitas com sismômetros em terra.

"A estabilidade da polarização no sistema submarino Curie é tão alta que fomos capazes de detectar mudanças diferenciais no comprimento do caminho óptico de duas polarizações de luz de apenas 1,5 mícron em todo o comprimento do cabo, "disse Zhan." Isso equivale a apenas uma fração do comprimento de onda da luz laser viajando pelo cabo. "

Os pesquisadores ainda estão trabalhando para entender melhor como usar os dados de polarização para detectar várias mudanças no ambiente de um cabo óptico submarino.