Detail publikace

Zesilování signálů fázového OTDR

MÜNSTER, P. VOJTĚCH, J. SYSEL, P. ŠIFTA, R. NOVOTNÝ, V. HORVÁTH, T. FILKA, M. ŠÍMA, S.

Originální název

Phi-OTDR signal amplification

Český název

Zesilování signálů fázového OTDR

Anglický název

Phi-OTDR signal amplification

Typ

článek ve sborníku

Jazyk

en

Originální abstrakt

Phase-sensitive optical time-domain reflectometry seems to be the most appropriate solution for acoustic vibration along standard optical fiber detection. In general the sensing system measures phase changes of the received Rayleigh back-scattered signal in the fiber. Since the back-scattered signal intensity is decreased about tens of decibels in comparison to the forward propagating pulse power level, the received signal power level is very low. That is why the main limiting parameter of the system is the power level of the back-scattered signal, which limits maximum achievable distance. For long reach sensing it is necessary to create high power optical pulses with short time-duration. Direct pulse amplification by erbium doped fiber amplifier (EDFA) is an issue because of the pulses low repetition rate. We have designed and verified a simple method using a holding beam for amplifying of pulses with low repetition rate by standard telecommunication EDFA booster instead of deployment of an expensive optical shutter. A second CW laser with a different wavelength for EDFA stabilization is used in our setup. Because a pulse losses its energy during propagation in the fiber and with longer distances by 1st order Raman amplifier (RA). In telecommunications this amplifier is used to compensate for fiber losses. The second setup uses remote amplification by remotely pumped erbium doped fiber (EDF) placed after a few tens of kilometers of sensing fiber. A pump laser is placed in the transmitter part of the system from where EDF is pumped. In this paper, we present an overview of few techniques for Phi-ODTR signals amplification and their verification by measurement.

Český abstrakt

Fázově citlivý optický časový reflektometr se zdá být nejvhodnějším řešením pro detekci akustických vibrací podél standardních optických vláken. Senzorický systém měří fázové změny přijatého Rayleighova zpětně rozptýleného signálu ve vlákně. Vzhledem k tomu, že intenzita zpětně rozptýleného signálu je snížena o několik desítek dB ve srovnání s dopředně se šířicími pulsy, výkonová úroveň přijatého signálu je velmi nízká. To je důvod, proč hlavním limitujícím parametrem systému je výkonová úroveň zpětně rozptýleného signálu, který omezuje maximální dosažitelnou vzdálenost. Pro dlouhý dosah snímání je nutno vytvořit vysoce výkonné optické pulsy s krátkým časovým trváním. Přímé zesilování pulsů pomocí erbiem dopovaného vláknového zesilovače (EDFA) je problém, vzhledem k nízké frekvenci opakování pulsů. Navrhli jsme a ověřili jednoduchou metodu, využívající stabilizační svazek, pro zesilování pulsů s malou frekvencí opakování pomocí standardního telekomunikačního EDFA zesilovače. Vzhledem k tomu, že pulsy ztrácí energii během šíření ve vlákně na delších vzdálenostech, byl otestován Ramanovský zesilovač (RA) 1. řádu. Druhé zapojení používá zesílení vzdáleným čerpáním erbiem dotovaného vlákna (ERF) umístěným po několika desítkách kilometrů. Čerpací laser je umístěn ve vysílací části systému odkud je čerpáno vzdálené EDF. V tomto příspěvku prezentujeme přehled několika technik pro zesílení signálů fázově citlivého ODTR a jejich ověření měřením.

Anglický abstrakt

Phase-sensitive optical time-domain reflectometry seems to be the most appropriate solution for acoustic vibration along standard optical fiber detection. In general the sensing system measures phase changes of the received Rayleigh back-scattered signal in the fiber. Since the back-scattered signal intensity is decreased about tens of decibels in comparison to the forward propagating pulse power level, the received signal power level is very low. That is why the main limiting parameter of the system is the power level of the back-scattered signal, which limits maximum achievable distance. For long reach sensing it is necessary to create high power optical pulses with short time-duration. Direct pulse amplification by erbium doped fiber amplifier (EDFA) is an issue because of the pulses low repetition rate. We have designed and verified a simple method using a holding beam for amplifying of pulses with low repetition rate by standard telecommunication EDFA booster instead of deployment of an expensive optical shutter. A second CW laser with a different wavelength for EDFA stabilization is used in our setup. Because a pulse losses its energy during propagation in the fiber and with longer distances by 1st order Raman amplifier (RA). In telecommunications this amplifier is used to compensate for fiber losses. The second setup uses remote amplification by remotely pumped erbium doped fiber (EDF) placed after a few tens of kilometers of sensing fiber. A pump laser is placed in the transmitter part of the system from where EDF is pumped. In this paper, we present an overview of few techniques for Phi-ODTR signals amplification and their verification by measurement.

Klíčová slova

optické senzory, fí-ODTR, zesilování, Raman, Rayleigh, vzdálené čerpání

Rok RIV

2015

Vydáno

05.05.2015

Nakladatel

SPIE

ISBN

9781628416275

Kniha

Proc. SPIE 9506, Optical Sensors 2015

Číslo edice

9506

Strany od

1

Strany do

9

Strany počet

9

BibTex


@inproceedings{BUT114501,
  author="Petr {Münster} and Josef {Vojtěch} and Petr {Sysel} and Radim {Šifta} and Vít {Novotný} and Tomáš {Horváth} and Miloslav {Filka} and Stanislav {Šíma}",
  title="Phi-OTDR signal amplification",
  annote="Phase-sensitive optical time-domain reflectometry seems to be the most appropriate solution for acoustic vibration along standard optical fiber detection. In general the sensing system measures phase changes of the received Rayleigh back-scattered signal in the fiber. Since the back-scattered signal intensity is decreased about tens of decibels in comparison to the forward propagating pulse power level, the received signal power level is very low. That is why the main limiting parameter of the system is the power level of the back-scattered signal, which limits maximum achievable distance. For long reach sensing it is necessary to create high power optical pulses with short time-duration. Direct pulse amplification by erbium doped fiber amplifier (EDFA) is an issue because of the pulses low repetition rate. We have designed and verified a simple method using a holding beam for amplifying of pulses with low repetition rate by standard telecommunication EDFA booster instead of deployment of an expensive optical shutter. A second CW laser with a different wavelength for EDFA stabilization is used in our setup. Because a pulse losses its energy during propagation in the fiber and with longer distances by 1st order Raman amplifier (RA). In telecommunications this amplifier is used to compensate for fiber losses. The second setup uses remote amplification by remotely pumped erbium doped fiber (EDF) placed after a few tens of kilometers of sensing fiber. A pump laser is placed in the transmitter part of the system from where EDF is pumped. In this paper, we present an overview of few techniques for Phi-ODTR signals amplification and their verification by measurement.",
  address="SPIE",
  booktitle="Proc. SPIE 9506, Optical Sensors 2015",
  chapter="114501",
  doi="10.1117/12.2179026",
  howpublished="electronic, physical medium",
  institution="SPIE",
  year="2015",
  month="may",
  pages="1--9",
  publisher="SPIE",
  type="conference paper"
}