Волоконный фазовый рефлектометр с низким уровнем шума выходного сигнала для применения в сейсмологии

Алексеев А. Э.; Горшков Б. Г.; Ильинский Д. А.; Потапов В. Т.; Симикин Д. Е.; Таранов М. А.

doi:10.31857/S0032816223050014

Волоконный фазовый рефлектометр с низким уровнем шума выходного сигнала для применения в сейсмологии

Authors: Алексеев А.¹, Горшков Б.², Ильинский Д.³, Потапов В.¹, Симикин Д.¹^,4, Таранов М.¹^,4
Affiliations:
1. Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН
2. Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН
3. Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
4. ООО “Петрофайберˮ
Issue: No 5 (2023)
Pages: 134-140
Section: ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ЭКОЛОГИИ, МЕДИЦИНЫ, БИОЛОГИИ
URL: https://journals.rcsi.science/0032-8162/article/view/138509
DOI: https://doi.org/10.31857/S0032816223050014
EDN: https://elibrary.ru/ZHMNRT
ID: 138509

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Предложен волоконный когерентный фазовый рефлектометр (распределенный датчик акустических воздействий, φ-OTDR) с низким уровнем шума выходного сигнала в диапазоне частот от 0.01 до 1 Гц для сейсмологических применений. Архитектура датчика основана на использовании несбалансированного (неравноплечего) интерферометра Маха–Цендера, который применяется для формирования двойных зондирующих импульсов с требуемыми фазовыми соотношениями его составляющих, а также используется в схеме обратной связи для стабилизации частоты источника лазерного излучения. Низкий уровень шума выходного сигнала в предложенной схеме достигается за счет компенсации разности оптических путей полей двойного зондирующего импульса, рассеянных разными участками оптического волокна. Применимость предложенной схемы экспериментально продемонстрирована при регистрации удаленного землетрясения с помощью оптоволоконного кабеля, размещенного на дне Черного моря.

References

Mateeva A., Lopez J., Potters H., Mestayer J., Cox B., Kiyashchenko D., Wills P., Grandi S., Hornman K., Kuvshinov B., Berlang W., Yang Zh., Detomo R. // Geophys. Prospect. 2014. V. 62. P. 679. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2478.12116
Williams E.F., Fernández-Ruiz M.R., Magalhaes R., Vanthillo R., Zhan Z., González-Herráez M., Martins H.F. // Nature commun. 2019. V. 10. P. 1. https://www.nature.com/articles/s41467-019-13262-7
Posey R.Jr, Johnson G.A., Vohra S.T. // Electron. Lett. 2000. V. 36. P. 1688. https://digital-library.theiet.org/content/journals/10.1049/el_20001200
Farhadiroushan M., Parker T.R., Shatalin S. Patent WO2010136810A2. 2010. https://patents.google.com/patent/WO2010136810A2/en
Masoudi A., Belal M., Newson T.P. // Measurem. Sci. Technol. 2013. V. 24. P. 085204. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/24/8/085204
Dakin J.P., Lamb C. UK Patent GB2222247A. 1990. https://patents.google.com/patent/GB2222247A/en
Alekseev A.E., Vdovenko V.S., Gorshkov B.G., Potapov V.T., Sergachev I.Y., Simikin D.E. // Quant. Electron. 2014. V. 44. P. 965. https://iopscience.iop.org/article/10.1070/QE2014v044n10ABEH015470
Alekseev A.E., Vdovenko V.S., Gorshkov B.G., Potapov V.T., Simikin D.E. // Laser Phys. 2014. V. 24. 115106. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1054-660X/24/11/115106
Alekseev A.E., Vdovenko V. S., Gorshkov B.G., Potapov V.T., Simikin D.E. // Laser Phys. 2015. V. 25. P. 065101. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1054-660X/25/6/065101
Hartog, A.H. An introduction to distributed optical fibre sensors. CRC press. 2017.
Alekseev A.E., Gorshkov B.G., Bashaev A.V., Potapov V.T., Taranov M.A., Simikin D.E. // Laser Phys. 2021. V. 31. P. 035101. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1555-6611/abd936
Alekseev A.E., Tezadov Y.A., Potapov V.T. // Laser Phys. 2017. V. 27. P. 055101. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1555-6611/aa6378/
Hartog A., Kader K. US Patent No. 9,170,149. 2015. https://patents.google.com/patent/US9170149B2/en
Lu Y., Zhu T., Chen L., Bao X. // J. Lightwave Technol. 2010. V. 28. P. 3243. https://opg.optica.org/jlt/abstract.cfm?uri=jlt-28-22-3243
Gorshkov B.G., Alekseev A.E., Taranov M.A., Simikin D.E., Potapov V.T., Ilinskiy D.A. // Appl. Opt. 2022. V. 61. P. 8308. https://opg.optica.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-61-28-8308
Vdovenko V.S., Gorshkov B.G., Zazirnyi D.V., Zazirnyi M.V. Patent of Russian Federation No. 2477838. 2013. https://patents.google.com/patent/RU2477838C1/ru