Analysis and Design of a Long Distance Distributed Optical Sensor Network Based on FBG

Yeny Katherine Muñoz Nuñez; Gustavo Adolfo Puerto Leguizamón

doi:10.14482/inde.41.01.612.086

Autores/as

Yeny Katherine Muñoz Nuñez Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas https://orcid.org/0000-0003-2535-895X
Gustavo Adolfo Puerto Leguizamón Universidad Distrital Francisco José de Caldas https://orcid.org/0000-0002-6420-9693

DOI:

https://doi.org/10.14482/inde.41.01.612.086

Palabras clave:

Fibra Óptica, Redes de Bragg, Redes Ópticas, Sensores Ópticos, Telecomunicaciones

Resumen

La fibra óptica se ha usado como medio de transmisión en redes de comunicaciones de datos durante muchos años, sin embargo, y teniendo en cuenta las amplias ventajas que ofrece la fibra óptica, los proyectos de investigación en esta área van más allá de la transmisión de datos; entre los temas que se pueden encontrar en esta rama se desarrollan los sensores de fibra óptica.

Algunas características que han sido decisivas al momento de impulsar la investigación de los sensores a fibra óptica son las ventajas únicas que estos ofrecen, como la inmunidad a interferencia electromagnética, su bajo peso y volumen, su largo tiempo de vida, entre otras.

Este artículo presenta el diseño y análisis de una red de sensores ópticos distribuidos usando la topología de red más grande del país, denominado Proyecto Nacional de Fibra Óptica (PNFO).

Citas

M. Götten, S. Lochmann, A. Ahrens, E. Lindner, J. Vlekken, and J. Van Roosbroeck, “A CDM-WDM Interrogation Scheme for Massive Serial FBG Sensor Networks,” in IEEE Sensors Journal, vol. 22, nº. 12, pp. 11290-11296, 2022. doi: 10.1109/JSEN.2021.3070446.

R. A. Pérez-Herrera and M. López-Amo, “Fiber optic sensor networks,” Optical Fiber Technology, vol. 19, n.° 6, pp. 689-699, 2013. doi:10.1016/j.yofte.2013.07.014.

U. Senkans, J. Braunfelds, S. Spolitis, and V. Bobrovs, “Research of FBG Optical Sensors Network and Precise Peak Detection,” 2018 Advances in Wireless and Optical Communications (RTUWO), 2018, pp. 139-143. doi: 10.1109/RTUWO.2018.8587859.

I. Iturri Gil, “Diseño y caracterización de nuevas topologías de redes de sensores multiplexados en longitud de onda mediante láseres de fibra con emisión multilínea”, Universidad Pública de Navarra, Pamplona, España, 2014.

P. Salgado, "Method of calibration for fiber Bragg grating interrogators," Óptica Pura y Aplicada, vol. 45, n.º 3, pp. 361-368, 2012. doi:10.7149/opa.45.3.361

J. D. Causado-Bulevas, N. D. Gómez-Cardona, E. González-Valencia, D. Jessie, and P. Torres, “Applications Of Fiber Bragg Gratings Sensors In Civil Structures,” Revista Colombiana de Física, vol. 43 n.º 3, pp. 929-932 , 2011.

F. E. Barón Moreno, "Diseño de un sistema de medición de temperatura para líneas de transmisión y distribución de energía utilizando sensores ópticos basados en redes de difracción de Bragg," Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia, 2019.

O. A. Sosa Puerto, "Medición de variaciones espacio - temporales de la temperatura del agua en su interacción superficie y el subsuelo utilizando redes de difracción de Bragg en un tramo de un arroyo de montaña colombiano," Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia, 2020.

J. J. Bustamante Pasmiño, “Diseño de una red de fibra óptica para el monitoreo de deslizamientos de tierra por medio de un sistema de detección FBG para la vía LojaZamora,” trabajo de titulación de ingeniero en electrónica y telecomunicaciones, UTPL, Loja, 2020.

C. Carmona-Rodriguez, S. Castrillón, J. Navarro, S. Orrego y F. Amaya Fernández, "Red de sensores de fibra óptica para la prevención de desastres", Revista Iinvestigaciones Aaplicadas , vol. 9, n.º 1, pp. 30-36, 2015. doi: 10.18566/ria.v09n01.a06.

Ministerio de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones. “Proyecto Nacional de Fibra Óptica”. Mintic.gov.co. https://mintic.gov.co/portal/vivedigital/612/w3-propertyvalue-647.html. [Accesed: July 29, 2022].

Azteca Comunicaciones. “Proyecto Nacional de Fibra Óptica”. Aztecacomunicaciones.com. https://aztecacomunicaciones.com/content/azteca/pnfo/. [Accesed: May 2022].

R. Kashyap, “Theory of Fiber Bragg Gratings,” in Fiber Bragg Gratings (Second Edition), Academic Press, 2010, pp. 119-187. doi: 10.1016/B978-0-12-372579-0.00004-1. 4-1.

R. Kashyap, “Apodization of Fiber Gratings,” in Fiber Bragg Gratings (Second Edition), Academic Press, 2010, pp. 189-215. doi: 10.1016/B978-0-12-372579-0.00005-3.

Y. K. Muñoz Nuñez, "Análisis Y Diseño De Una Red De Sensores Ópticos distribuidos de larga distancia basada en red de difracción de Bragg," Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá, Colombia, 2017.

K. Vilcane, R. Murnieks, M. Aleksejeva, J. Braunfelds, I. Lyashuk, and V. Bobrovs, “Integration of FBG Optical Sensor Network in DWDM-PON Transmission System,” 2019 Photonics & Electromagnetics Research Symposium - Fall (PIERS - Fall), 2019, pp. 1168-1174. doi: 10.1109/PIERS-Fall48861.2019.9021808.

D. J. Cooper, T. Coroy, and P. W. Smith, "Time-division multiplexing of large serial fiber-optic Bragg grating sensor arrays," Applied Optics, vol. 40, n.° 16, pp. 2643-2654, 2001.

S. Abbenseth y S. I. Lochmann, "Distinct enlargement of network size or measurement speed for serial FBG sensor networks utilizing SIK-DS-CDMA," Journal of Physics: Conference Series, vol. 15, pp. 149-154, 2005. doi: 10.1088/1742-6596/15/1/025

Y. H. Huang, Chao Lu, P. K. A. Wai, and H. Y. Tam, "Large-scale FBG sensors utilizing code division multiplexing," 2008 Conference on Lasers and Electro-Optics and 2008 Conference on Quantum Electronics and Laser Science, pp. 1-2. doi: 10.1109/CLEO.2008.4551324

P. Zhang, "Optical time-domain reflectometry interrogation of multiplexing low-reflectance Bragg-grating-based sensor system," Optical Engineering, vol. 42, n.º 6, p. 1597, 2003. doi: 10.1117/1.1571061.

A. D. Kersey et al., "Fiber grating sensors," Journal of Lightwave Technology, vol. 15, nº. 8, pp. 1442-1463, Aug. 1997. doi: 10.1109/50.618377.

H. Heininger, "Interrogation of Optical Fiber Sensors for Civil Engineering Applications using Widely Tunable Laser," Brno University of Technology, 2013.