Medición distribuida de presencia de gases en fibras ópticas huecas mediante efecto fototérmico

Abstract

La reflectometría óptica sensible a la fase en dominio temporal (PhiOTDR) con pulsos con chirp ha demostrado prestaciones sobresalientes en su aplicación a la medición dinámica de deformaciones y temperatura mediante fibra óptica, alcanzando recientemente rangos de varios kilómetros y frecuencias de adquisición acústicas. En este trabajo, se explotan su sensibilidad, rapidez, y alta resolución espacial para la implementación de un primer sensor químico selectivo y distribuido basado en el efecto fototérmico. El esquema presentado es capaz de realizar medidas espectroscópicas distribuidas, detectando acetileno en una fibra hueca de 10 m. Esto abre la puerta a una posible nueva generación de sensores químicos distribuidos capaces de monitorizar la concentración de sustancias a lo largo de kilómetros.

Chirped-pulse phase-sensitive optical time domain reflectometry has shown a remarkable performance when applied to dynamic measurements of strain and temperature, recently reaching ranges of several kilometers while interrogating the fiber at acoustic frequencies. In this work, its sensitivity, fast response, and high spatial resolution are exploited to implement a proof-of-concept of a selective distributed chemical sensor based on the photothermal effect. The presented scheme is able to perform distributed spectroscopic measurements of acetylene presence along a 10 m-long holey fiber. This potentially gives rise to a new kind of distributed chemical sensors capable of tracking the concentration of chemical species over kilometres.