Síntesis de potenciación híbrida de señales de doble interferencia y optimización de la estructura de multiplexación...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería óptica Ingeniería óptica.
• Tecnología de Sensores Tecnología de Sensores
• Metrología de la metrología.

Sus antecedentes:

• Los acelerómetros de rejilla de fibra Bragg (FBG) interferométricos en línea se enfrentan a desafíos con desajustes de respuesta entre canales y limitaciones de ruido.
• Las configuraciones push-pull duplican la sensibilidad, pero requieren síntesis de señal debido a canales de interferencia independientes, que son susceptibles a errores inducidos por la asimetría.
• La asimetría estructural degrada la fidelidad de la síntesis, reduciendo la sensibilidad y aumentando el suelo de ruido en los acelerómetros FBG.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un esquema de síntesis de doble canal de interferencia compensado por asimetría para acelerómetros FBG.
• Investigar y comparar los mecanismos de acoplamiento de ruido en sistemas de multiplexación por división de longitud de onda (WDM), multiplexación por división de tiempo (TDM) y multiplexación por división de espacio (SDM).
• Establecer criterios de diseño críticos para las estructuras de multiplexación de sensores de alto rendimiento.

Principales métodos:

• Se estableció un modelo de correlación cuantitativa para analizar el impacto de la asimetría en las amplitudes de doble canal.
• Se propuso un esquema de síntesis compensado por asimetría utilizando un factor de escala dinámico para lograr una coincidencia precisa del canal.
• Se investigaron sistemáticamente los mecanismos de acoplamiento de ruido en los sistemas de multiplexación WDM, TDM y SDM.

Principales resultados:

• Se encontró que una asimetría de 1 mm de minuto induce una desviación significativa de respuesta de 7 rad en las amplitudes de doble canal.
• La multiplexación por división de longitud de onda (WDM, por sus siglas en inglés) demostró un rendimiento superior, exhibiendo 2,6 dB y 5,6 dB de menor elevación del piso de ruido en comparación con TDM y SDM, respectivamente.
• Un acelerómetro FBG interferométrico push-pull basado en WDM logró una sensibilidad de 53.18 dB (re: rad/g) y una aceleración mínima detectable de 6.43×10−8 g/Hz.

Conclusiones:

• El sistema propuesto de compensación de asimetría proporciona una solución universal para los desajustes en los acelerómetros FBG, independientemente de su origen.
• WDM es el método de multiplexación óptimo para minimizar la elevación del piso de ruido en los sistemas de acelerómetro FBG de doble canal.
• El acelerómetro FBG optimizado basado en WDM ofrece alta sensibilidad y baja aceleración detectable con una estructura óptica simplificada.