[pt] LASERS DE FIBRA DE MODO TRAVADO PARA REFLECTOMETRIA ÓPTICA NO DOMÍNIO DO TEMPO E SENSORIAMENTO

[en] MODE-LOCKED FIBER LASERS FOR OPTICAL TIME-DOMAIN REFLECTOMETRY AND SENSING

[pt] MARLON MEDEIROS CORREIA

[pt] LASER

[pt] SENSOR DE TEMPERATURA DISTRIBUIDO

[pt] SENSOR ACUSTICO DISTRIBUIDO

[pt] LASERS DE FIBRA ALEATORIO

[pt] TAXA DE REPETICAO ULTRA-BAIXA

[pt] AMPLIFICADOR DE FIBRA DOPADA COM ERBIO

[pt] AMPLIFICADOR OPTICO SEMICONDUTOR

[pt] MODE-LOCKED

[pt] REFLECTOMETRO OPTICO NO DOMINIO DO TEMPO

[en] LASER

[en] DISTRIBUTED TEMPERATURE SENSOR

[en] DISTRIBUTED ACOUSTIC SENSOR

[en] RANDOM FIBER LASER

[en] ULTRA-LOW REPETITION RATE

[en] ERBIUM-DOPED FIBER AMPLIFIER

[en] SEMICONDUCTOR OPTICAL AMPLIFIER

[en] MODE-LOCKED

[en] OPTICAL TIME DOMAIN REFLECTOMETRY

[pt] Diferentes tipos de lasers podem ser usados para gerar pulsos de luz com uma ampla faixa de durações de pulso, energias e potências de pico. As técnicas de Q-switching e mode-locked são relatadas há anos por vários autores e pesquisadores e são frequentemente utilizadas na geração de lasers de pulso ultracurto com duração de pulso no domínio do tempo na faixa de nanossegundos até femtossegundos. Uma configuração, com ganho fornecido por um amplificador óptico semicondutor (SOA) e amplificador de fibra dopada com érbio (EDFA) é proposta e emprega a técnica de gerenciamento de dispersão para gerar um trem de pulsos ópticos exibindo alta potência de pico, taxa de repetição ultra-baixa e largura temporal curta, habilitando que este laser seja usado como uma fonte para aplicações de alta resolução em reflectometria óptica no domínio do tempo (OTDR). A operação mode-locked é conhecida por ocorrer apenas em lasers ordenados padrão por um longo tempo e até recentemente foi encontrado também em lasers de fibra aleatórios desordenados (RFL). Embora tenha havido progresso no sentido de travar modos espaciais e longitudinais em lasers aleatórios, a literatura carece de relatos sobre geração de pulsos limitada por transformada de Fourier, apesar das muitas décadas de campo. O autor demonstra experimentalmente um mode-locked random fiber laser (MLRFL) operando como um refletômetro óptico de domínio do tempo sensível à fase. Aqui, a saída total do laser fornece o sinal de detecção, em contraste com o pequeno sinal retroespalhado medido em um OTDR convencional. O laser opera como um sensor acústico distribuído (DAS) e sensor de temperatura distribuído (DTS).

[en] Different types of lasers can be used to generate light pulses with a wide range of pulse durations, energies and peak powers. Q-switching and mode-locked techniques have been reported for years by several authors and researchers and are frequently used in the generation of ultra-short-pulse lasers with time-domain pulse durations from the nanosecond to femtosecond range. A configuration, with gain provided by a semiconductor optical amplifier (SOA) and erbium-doped fiber amplifier (EDFA) is proposed and employ the dispersion management technique to generate a train of optical pulses exhibiting high-peak-power, ultralow repetition rate, and fast temporal width, enabling this laser to be used as a source for high-resolution optical time domain reflectometer (OTDR) applications. The mode-locking operation has been known to occur only in standard ordered lasers for a long time and until recently it was found to also occur in disordered random fiber lasers (RFL). Although progress has been made towards locking spatial and longitudinal modes in random lasers, the literature lacks reports on Fourier transform-limited pulse generation despite the many decades of the field. The author experimentally demonstrates a mode-locked random fiber laser (MLRFL) operating as a lasing phase-sensitive optical time domain reflectometer based on random feedback from a sensing fiber. Here, the full output of the laser provides the sensing signal, in contrast to the small backscattered signal measured in a conventional OTDR. The laser operates as a distributed acoustic sensor (DAS) and distributed temperature sensor (DTS).

JEAN PIERRE VON DER WEID

ISABEL CRISTINA DOS SANTOS CARVALHO

WALTER MARGULIS

RICARDO MARQUES RIBEIRO

GUSTAVO CASTRO DO AMARAL

JEAN PIERRE VON DER WEID

ANDERSON STEVENS LEONIDAS GOMES

2023-05-16

2023-03-29

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INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=62543@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=62543@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.62543