Virtual Vernier habilitó sensores de fibra sintonizables remotamente para la detección avanzada de campo dinámico

Área de la Ciencia:

• Óptica y Fotónica.
• Tecnología de Sensores Tecnología de Sensores
• Procesamiento de señales Procesamiento de señales.

Sus antecedentes:

• Los sensores interferométricos de fibra se enfrentan a desafíos para equilibrar la sensibilidad, la resistencia al ruido y la adaptabilidad.
• Los métodos de Vernier existentes a menudo requieren hardware adicional, lo que limita la flexibilidad.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia de modulación de interferencia computacional para mejorar el rendimiento de los sensores de fibra óptica.
• Para eliminar la necesidad de hardware adicional mediante la creación de efectos de Vernier virtuales.
• Demostrar una mejor sensibilidad, reducción de ruido y adaptabilidad en diversas aplicaciones de detección.

Principales métodos:

• Implementó una estrategia de modulación de interferencia computacional utilizando procesamiento espectral en tiempo real.
• Se introdujeron desajustes en el rango espectral libre controlado digitalmente (FSR) para crear efectos de Vernier virtuales.
• Valida el enfoque utilizando algoritmos directos de seguimiento de inmersión para la detección de desplazamiento, acústica y vibración.

Principales resultados:

• Se logró una resolución a nivel de picómetro en la detección de desplazamiento en un amplio rango (5 nm a 1 mm) con una reducción del ruido del ~ 50%.
• Aumentó la sensibilidad del micrófono de fibra óptica en 1.446× (a 2.95 nm/Pa) y permitió la sintonización remota de la sensibilidad.
• Mejora de la sensibilidad a las vibraciones de baja frecuencia en 407× (hasta 6.40 nm/V) con un seguimiento fiable en sub-Hz y mejor SNR.
• Detección demostrada de señales acústicas sub-Hz hasta 0.5 Hz.

Conclusiones:

• El enfoque computacional virtual de Vernier supera las limitaciones físicas de los sensores de fibra tradicionales.
• Este método ofrece actualizaciones flexibles de sensibilidad para los sensores de fibra existentes, lo que permite aplicaciones avanzadas.
• Posiciona los interferómetros de fibra computacional como una tecnología clave para futuros sistemas de detección en metrología, diagnóstico y monitoreo ambiental.