ES2294086T3 - Sistema de interrogacion de una red de guias de onda opticas y sistema sensor. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de interrogación de redes de guías de onda ópticas (10, 40, 80, 130, 14, 170) que comprende: una fuente óptica operable para generar impulsos ópticos (12 y 14, 42, 82) para acoplar a una guía de onda óptica (16, 94), conteniendo una o mas redes de difracción (24, G1-n) a interrogar; un aparato de evaluación de la longitud de onda (18, 86); y medios ópticos bidireccionales de amplificación y conmutación (14, 82) para ser acoplados ópticamente a la guía de onda; el aparato de evaluación de la longitud de onda acoplado ópticamente a los medios ópticos de amplificación y conmutación, y siendo operable para evaluar la longitud de onda de un impulso óptico retornado transmitido por los medios ópticos de amplificación y conmutación. caracterizado porque los medios ópticos bidireccionales de amplificación y conmutación (14, 82) es un único dispositivo óptico, y que es operable para transmitir selectivamente un impulso óptico retornado desde una red bajo interrogación, y simultáneamente amplificar ópticamente una señal óptica transmitida a su través.
Description
Sistema de interrogación de una red de guías de
onda ópticas y sistema sensor.
La invención está relacionada con un sistema de
interrogación de una red de guías de onda ópticas, y con un sistema
sensor de una red de guías de onda ópticas, que incorporan el
sistema de interrogación de una red de guías de onda ópticas.
Los dos métodos más ampliamente utilizados de
interrogación de redes dentro de un conjunto
multi-red son el multiplexado por división de
longitud de onda (WDM) y el multiplexado por división en el tiempo
(TDM). En el caso de sistemas basados en el método WDM, cada red
dentro del conjunto se fabrica para tener una longitud de onda
resonante diferente, situada dentro de una ventana de longitud de
onda diferente. Se utiliza una fuente óptica de un ancho de banda
amplio de onda continua, para iluminar todas las redes de forma
simultánea, y la señal reflejada resultante de cada red se presenta
simultáneamente en el espectro de salida presentado a un sistema de
medida de la longitud de onda. El sistema de medida de la longitud
de onda tiene, por tanto, que ser capaz de medir las múltiples
longitudes de onda de forma simultánea. Esto es una característica
inherente de un instrumento de escaneado, tal como un analizador
óptico de espectros, pero presenta un problema para los
instrumentos similares a los medidores de ondas. Otro inconveniente
de los sistemas basados en el método WDM es que el número de redes
en el conjunto aumenta de la misma forma en que lo hace el ancho de
banda operativo requerido de la fuente óptica y el sistema de
medida de la longitud de onda.
En contraste con ello, los sistemas basados en
el método TDM permiten usualmente que todas las redes dentro del
conjunto estén localizadas dentro de la misma ventana de las
longitudes de onda, estando las redes iluminadas mediante una
fuente óptica de impulsos. En el sistema basado en el método TDM más
sencillo, un impulso corto de un amplio ancho de banda lanzado en
un extremo de una fibra alcanzará una red en particular en el
conjunto en un instante en particular en el tiempo. La red
reflejará una parte del impulso óptico, y la señal reflejada se
propagará hacia atrás por la fibra hacia la fuente óptica y el
sistema de medida de la longitud de onda. Los impulsos reflejados
desde otras redes dentro del conjunto llegarán al sistema de medida
en instantes distintos, puesto que habrán viajado sobre unas
distancias diferentes. La diferenciación de la longitud de onda
absoluta de cada red utiliza el hecho de que la luz viaja en una
fibra a una velocidad calculable de aproximadamente 200.000.000
metros por segundo. La dificultad operativa de este tipo de sistema
basado en el método TDM es que precisa de un sistema de medida de
la longitud de onda que pueda operar a alta velocidad. Esto se debe
a que la longitud de onda de cada impulso reflejado tiene que ser
determinada antes de que llegue el siguiente impulso.
Debido a la velocidad de la luz y a la
separación de las redes típicas, los impulsos reflejados son
típicamente solo de unos nanosegundos entre sí.
El documento US 2002/025097A1 describe un método
y dispositivos para el demultiplexado en el dominio del tiempo de
conjuntos de sensores de redes Braga de fibras en serie, en las
cuales las señales ópticas reflejadas en las redes se conmutan
mediante un modulador óptico controlado electrónicamente, antes de
que se ejecute la medida de la longitud de onda. El dispositivo
incluye también un amplificador óptico para amplificar las señales
ópticas reflejadas con antelación a ser conmutadas por el modulador
óptico.
El documento titulado "Avances recientes en
amplificadores ópticos de semiconductores y sus aplicaciones",
de Stubkjaer, K. E y otros, Procedimientos de la Conferencia
Internacional sobre el fosfuro de Indio y sus materiales
relacionados, 1992, IEEE, Vol. Conf.4, 21 de Abril de 1992, págs.
242-245, expone que los amplificadores ópticos de
semiconductores (SOA) podrían ser utilizados como puertas
electrónicas de conmutación en circuitos de conmutación de alta
velocidad, estando la luz controlada por la modulación de la
corriente de inyección suministrada al SOA.
Una técnica alternativa TDM, la cual no se basa
en la determinación de la longitud de onda de alta velocidad,
utiliza impulsos ópticos cortos de una longitud de onda conocida.
Solo las redes dentro del conjunto cuya longitud de onda resonante
coincida con la del impulso reflejarán el impulso. Mediante el
cambio de la longitud de onda de la señal óptica entre los
impulsos, podrá escanearse el espectro total del conjunto de redes,
y determinando así la longitud de onda de cada una de las
redes.
La dificultad con esta técnica del método TDM es
que precisa de fotodiodos de alta velocidad para detectar los
impulsos reflejados, y el sistema electrónico de procesamiento de la
señal a alta velocidad. La necesidad de tener una fuente óptica de
escaneado, tal como un diodo láser sintonizable o bien una fuente de
luz de banda ancha y un filtro de escaneado, es también un problema
puesto que estos dispositivos son con frecuencia voluminosos y
costosos.
Un problema existente en todos estos sistemas de
interrogación de redes es la dificultad de obtener fuentes ópticas
de un amplio ancho de banda de alta potencia. Puesto que una fuente
de amplio ancho de banda por su naturaleza cubre un amplio rango de
longitudes de onda, la potencia en cualquier longitud de onda es
usualmente muy baja (típicamente de -30 dB/nm). En un sistema
basado en el método TDM, el problema es compuesto por el hecho de
que solo los impulsos cortos con retardos largos en el espacio entre
los impulsos serán recibidos en el sistema de medida, dando lugar a
una reducción adicional (con frecuencia profunda) en la potencia
óptica media recibida por el sistema de medida.
Con el fin de maximizar la potencia disponible,
es necesario por tanto asegurar que la reflectividad de las redes
dentro del conjunto sea muy grande. Al incrementar la reflectividad
de las redes se incrementará la señal disponible en el sistema de
medida, pero tendrá el inconveniente de limitar el número total de
redes que puedan presentarse dentro del conjunto. Esto es porque
para cada red en el conjunto en que el impulso incidente tenga que
pasar a su través, parte de su potencia se perderá conforme se
refleje de retorno desde la red. Cuantas más redes sean atravesadas
por el impulso, más potencia se perderá. Además de ello, la luz
reflejada de una red, la cual se propaga de retorno hacia el sistema
de medida, experimentará también una reducción en la potencia,
debido a las reflexiones adicionales de otras redes entre la misma y
el sistema de medida.
Para redes del 10% o de una reflectividad más
alta, la tasa de reducción de potencia puede ser drástica. Esto
puede limitar el número total de redes dentro de un conjunto hasta
aproximadamente 5 a 10, y puede significar que el sistema de medida
tenga que ser capaz de alcanzar un rango amplio de niveles de
potencia óptica de entrada. Un inconveniente adicional de utilizar
redes de alta reflectividad dentro de un sistema sensor basado en
el método TDM es que puede tener lugar una interferencia
significativa, debido a las múltiples reflexione de los impulsos
ópticos de iluminación.
De acuerdo con un primer aspecto de la
invención, se proporciona un sistema de interrogación de redes de
guías de onda ópticas, que comprende:
una fuente óptica operativa para generar
impulsos ópticos, para acoplarse a una guía de onda óptica que
contenga una o más redes a interrogar;
un aparato de evaluación de la longitud de
onda;
y medios bidireccionales de amplificación y
conmutación ópticas, para acoplarlos ópticamente a la guía de onda,
estando el aparato de evaluación de la longitud de onda acoplado
ópticamente a los medios de amplificación y conmutación ópticos, y
siendo operativo para evaluar la longitud de onda de un impulso
óptico reflejado transmitido por los medios de amplificación y
conmutación ópticos;
caracterizado porque los medios de amplificación
y conmutación ópticos bidireccionales comprenden un único
dispositivo óptico, y siendo operativos para transmitir
selectivamente un impulso óptico retornado desde una red bajo
interrogación, y amplificando ópticamente de forma simultanea una
señal óptica transmitida a su través.
Los medios ópticos de amplificación y
conmutación bidireccionales son preferiblemente un dispositivo de
amplificación óptica capaz de una operación conmutada; al
conmutarse en los medios de amplificación y conmutación ópticos se
transmite y se amplifica simultáneamente una señal óptica, y al
desactivarse se impide la transmisión y la amplificación de las
señales ópticas. Los medios ópticos bidireccionales de
amplificación y conmutación ópticos son preferiblemente un
amplificador óptico de semiconductores. El sistema de interrogación
comprende además preferiblemente un aparato de control para los
medios ópticos bidireccionales de amplificación y conmutación,
siendo operativo
el aparato de control para provocar que los medios ópticos de amplificación y conmutación se enciendan y se apaguen.
el aparato de control para provocar que los medios ópticos de amplificación y conmutación se enciendan y se apaguen.
El aparato de control es operativo
preferiblemente para generar impulsos de excitación eléctricos de
frecuencia y duración variables. El aparato de excitación puede
generar pares de impulsos de control eléctricos. El aparato de
control puede alternativamente generar un flujo continuo de
impulsos de excitación eléctricos, a una frecuencia seleccionada, y
teniendo cada uno la misma duración. La duración de un impulso de
excitación eléctrico es preferiblemente más corta que el doble del
tiempo requerido para que una señal óptica viaje entre las redes
adyacentes más cercanas dentro de la guía de onda óptica.
El aparato de control puede comprender un
generador de impulsos eléctricos, disparado por un oscilador de
frecuencia variable, o puede alternativamente comprender un aparato
de generación de impulsos eléctricos programable digitalmente.
Pueden proporcionarse una pluralidad de medios
ópticos de amplificación y conmutación bidireccionales, para
acoplar cada uno ópticamente a la respectiva guía de onda óptica,
conteniendo una o más redes a interrogar. Preferiblemente, cada
uno de los medios ópticos de amplificación y conmutación están
controlados por un único aparato de control y excitación, siendo
conectable selectivamente el aparato de control a los respectivos
medios ópticos de amplificación y conmutación de la guía de onda
óptica, conteniendo la red seleccionada a interrogar.
La fuente óptica comprende preferiblemente los
medios ópticos bidireccionales de amplificación y conmutación, en
donde cuando se encienden los medios ópticas de amplificación y
conmutación se genera simultáneamente una señal óptica, en la forma
de una emisión amplificada espontánea, y conmutando la señal óptica
en un impulso óptico. La fuente óptica puede comprender
adicionalmente un filtro óptico provisto entre los medios ópticos
bidireccionales de amplificación y conmutación y la guía de onda
óptica.
La fuente óptica puede comprender
alternativamente una fuente óptica de onda continua operable para
generar una señal óptica de onda continua, acoplada a los medios
ópticos bidireccionales de amplificación y conmutación, en donde si
se encienden o se apagan los medios ópticos de amplificación y
conmutación, se conmutará la señal óptica de onda continua a
impulsos ópticos. La fuente óptica de onda continua puede ser un
diodo óptico super-luminiscente. La fuente óptica
puede comprender además un filtro óptico provisto entre la fuente
óptica de onda continua y los medios ópticos bidireccionales de
amplificación y conmutación, o bien entre los medios ópticos
bidireccionales de amplificación y conmutación y la guía de onda
óptica.
La fuente óptica puede alternativamente además
comprender una fuente óptica de impulsos operativa para generar
impulsos ópticos. La fuente óptica puede además comprender un
filtro óptico provisto después de la fuente óptica de impulsos. El
sistema de interrogación comprende además preferiblemente unos
medios de acoplamiento ópticos para acoplar los impulsos ópticos en
la guía de onda óptica. Los medios de acoplamiento ópticos pueden
comprender un dispositivo de enrutamiento de la guía de onda óptica,
tal como un acoplador de guía de onda óptica, o bien puede
comprender alternativamente un dispositivo de conmutación
óptica.
El filtro óptico tiene preferiblemente un perfil
de transmisión, el cual substancialmente se acopla con el rango
espectral ocupado por una o más redes a interrogar, en donde el
filtro óptico actúa para limitar la longitud de onda al ancho de
banda óptica de los impulsos.
Si las redes a interrogar están situadas dentro
de dos o más guías de onda ópticas distintas, puede proporcionarse
una fuente óptica para cada guía de onda óptica. Alternativamente,
puede utilizarse una única fuente óptica, estando acoplada la
fuente óptica a las guías de onda ópticas a través de un elemento de
enrutamiento óptico, tal como un acoplador de guía de onda óptica o
un conmutador óptico.
El aparato de evaluación de la longitud de onda
puede comprender un elemento de filtro óptico que tenga una
respuesta de un filtro dependiente de la longitud de onda, seguido
por unos medios de detección óptica, tal como un fotodetector, en
donde la salida eléctrica de los medios de detección ópticos estará
procesada por unos medios de procesamiento de las señales,
operables para determinar la longitud de onda de una señal óptica
detectada; el tiempo de vuelo de la señal óptica de identificación
de cual fue la red desde donde retornó, y la potencia óptica de la
señal óptica filtrada de identificación de su longitud de onda. El
elemento del filtro óptico puede comprender un filtro óptico
voluminoso. El filtro óptico puede comprender alternativamente una
red de guía de onda óptica, tal como una red de difracción Braga que
tenga una reflectividad que varíe substancialmente en forma lineal
con la longitud de onda, a través del perfil espectral de la red, o
bien una red de guía de onda óptica inclinada que tenga un
coeficiente de acoplamiento que varíe con la longitud de onda a
través del perfil espectral de la
red.
red.
El aparato de evaluación de la longitud de onda
puede comprender alternativamente un ondámetro o bien un analizador
de espectros ópticos; en donde el tiempo de vuelo de la señal
óptica de identificación de la red desde la cual retornó y el
ondámetro o bien el analizador de espectros ópticos, medirán la
longitud de onda de la señal óptica.
El sistema de interrogación puede comprender
además una sección de una guía de onda óptica acoplada entre unos
medios ópticos bidireccionales de amplificación y conmutación y sus
redes conteniendo la guía de onda respectiva a interrogar.
El sistema de interrogación puede alternativa o
adicionalmente comprender además un reflector óptico provisto
después de los medios ópticos bidireccionales de amplificación y
conmutación, estando situado el reflector lo suficientemente
cercano a los medios ópticos de amplificación y conmutación, para
asegurar que el tiempo que requiere una señal óptica para
propagarse desde los medios ópticos de amplificación y conmutación
hasta el reflector y de vuelta a los medios ópticos de
amplificación y conmutación es más corto que la duración del
impulso eléctrico de excitación de encendido de los medios ópticos
de amplificación y conmutación.
El perfil espectral de reflexión del reflector
óptico cubre el mismo rango espectral que el ocupado por una o más
redes de la guía de onda óptica a interrogar. El reflector óptico
puede tener una reflectividad inferior al 100 por ciento,
transmitiendo por tanto una parte de la señal óptica, la cual es
entonces enrutada al aparato de evaluación de la longitud de onda.
El reflector óptico puede estar acoplado a un elemento de toma de la
señal óptica, tal como un acoplador de guía de onda óptica,
permitiendo por tanto que el reflector óptico tenga una
reflectividad de hasta el 100 por ciento, en donde una parte de la
señal óptica reflejada desde el reflector óptico que se toma y se
enruta al aparato de evaluación de la longitud de onda.
El sistema de interrogación puede además
comprender una serie de reflectores ópticos provistos después de
los medio ópticos bidireccionales de amplificación y conmutación, en
donde cada reflector está situado a una distancia diferente de los
medios ópticos de amplificación y conmutación, en donde el reflector
más distante está situado lo suficientemente cercano a los medios
ópticos de amplificación y conmutación, para asegurar que el tiempo
que precisa una señal óptica para propagarse desde los medios
ópticos de amplificación y conmutación hasta el reflector más
distante y de vuelta a los medios ópticos de amplificaron y
conmutación es más corto que la duración del impulso de excitación
eléctrico de encendido de los medios ópticos de amplificación y
conmutación. El perfil espectral de cada reflector óptico cubre
preferiblemente un rango distinto espectral.
Cada reflector óptico es preferiblemente una red
de guía de onda óptica, y siendo más preferiblemente una red de tipo
Bragg.
La presencia de uno ó más reflectores ópticos
significa que el impulso óptico que se haya reflejado desde una red
que esté siendo interrogada se reflejará después de vuelta a través
de los medios ópticos de amplificación y conmutación, de retorno a
la guía de onda óptica y de vuelta a la red que esté siendo
interrogada, en donde se reflejará de nuevo por la red bajo
interrogación, y así sucesivamente. De esta forma, el impulso
óptico experimentará múltiples amplificaciones en un recorrido
cíclico hacia atrás y hacia delante a través de los medios ópticos
de amplificación y conmutación.
El sistema de interrogación puede comprender
tradicionalmente un filtro óptico provisto enfrente del aparato de
evaluación de la longitud de onda (tal como se observa por una señal
óptica), teniendo el filtro óptico un perfil de transmisión que
substancialmente coincidirá con el rango espectral ocupado por una o
más redes a interrogar, por lo que el filtro óptico actuará para
eliminar substancialmente cualquier parte de una señal óptica en
las longitudes de onda fuera del rango espectral de las redes.
Cada guía de onda puede ser una fibra óptica o
una guía de onda óptica plana.
De acuerdo con un segundo aspecto de la
invención, se proporciona un sistema sensor óptico de redes de la
guía de onda, que comprende:
una guía de onda óptica que incluye una sección
sensora en la cual está provisto un conjunto separado de redes de
guía de onda óptica;
estando acoplada la guía de onda óptica a:
un sistema de interrogación de redes de guía de
onda óptica,
de acuerdo con el primer aspecto de la
invención.
La longitud de onda resonante de cada red dentro
del conjunto está situada preferiblemente dentro de la misma
ventana de la longitud de onda, operando todas las redes dentro de
un único canal óptico.
Alternativamente, las redes dentro del conjunto
pueden estar dispuestas en grupos, conteniendo cada grupo un
conjunto substancialmente idéntico de redes, estando situada la
longitud de onda resonante de cada red dentro de un grupo situado
dentro de una ventana de distintas longitudes de onda, y operando
así dentro de un canal óptico distinto, de forma tal que el tiempo
de vuelo de un impulso óptico retornado identifique el grupo al
cual pertenece la red que esté siendo interrogada.
El sistema sensor puede comprender una
pluralidad de guías de onda, conteniendo cada una un conjunto
separado de redes de guía de onda ópticas, estando acoplada cada
guía de onda a unos medios ópticos bidireccionales de amplificación
y conmutación.
Cada guía de onda óptica puede ser una fibra
óptica o una guía de onda óptica plana. Las redes de guía de onda
ópticas del conjunto son preferiblemente redes de tipo Bragg.
Se describirán a continuación las realizaciones
específicas de la invención con detalle, a modo solo de ejemplos,
con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1(a) es una representación
esquemática de un sistema de interrogación de redes de guía de onda
ópticas, de acuerdo con una primera realización de la invención, y
un sistema sensor de redes de guía de onda ópticas de acuerdo con
una segunda realización de la invención;
la figura 1(b) es una representación
esquemática de unos medios de control alternativos programables
digitalmente para su utilización en el sistema de interrogación de
la figura 1(a);
la figura 2 es una representación esquemática de
un sistema de interrogación de redes de guía de onda ópticas, de
acuerdo con una tercera realización de la invención, y un sistema
sensor de redes de guía de onda ópticas de acuerdo con una cuarta
realización de la invención;
la figura 3 es una ilustración esquemática de la
interferencia que se produce cuando una serie de múltiples impulsos
se propagan dentro de un sistema sensor de redes de guías de onda
ópticas;
la figura 4 es una representación esquemática de
un sistema de interrogación de redes de guías de onda ópticas de
acuerdo con una quinta realización de la invención, y un sistema
sensor de redes de guías de onda ópticas de acuerdo con una sexta
realización de la invención;
\newpage
la figura 5 es una representación esquemática de
una sistema de interrogación de redes de guías de onda ópticas de
acuerdo con una séptima realización de la invención, y un sistema
sensor de redes de guías de onda ópticas de acuerdo con una octava
realización de la invención;
la figura 6 es una representación esquemática de
un sistema de interrogación de redes de guías de onda ópticas de
acuerdo con una novena realización de la invención, y un sistema
sensor de redes de guías de onda ópticas de acuerdo con una décima
realización de la invención;
la figura 7 es una representación esquemática de
un sistema de interrogación de redes de guías de onda ópticas, de
acuerdo con una décimo primera realización de la invención y un
sistema sensor de redes de guías de onda ópticas de acuerdo con una
décimo segunda realización de la invención;
la figura 8 es una representación esquemática
del aparato de evaluación de la longitud de onda de la figura
7;
la figura 9 es una representación esquemática de
un sistema de interrogación de redes ópticas de acuerdo con una
décimo tercera realización de la invención, y un sistema sensor de
redes de guías de onda ópticas de acuerdo con una décimo cuarta
realización de la invención;
la figura 10 es una representación esquemática
de un sistema de interrogación de redes ópticas de acuerdo con una
décimo quinta realización de la invención, y un sistema sensor de
redes de guías de onda ópticas de acuerdo con una décimo sexta
realización de la invención;
la figura 11 es una representación esquemática
de un sistema de interrogación de redes de guías de onda ópticas de
acuerdo con una décimo séptima realización de la invención, y un
sistema sensor de redes de guías de onda ópticas de acuerdo con
una décimo octava realización de la invención;
la figura 12 es una representación esquemática
de un sistema de interrogación de redes de guías de onda ópticas,
de acuerdo con una décima novena realización de la invención, y un
sistema sensor de redes de guías de onda ópticas, de acuerdo con
una vigésima realización de la invención;
la figura 13 es una representación esquemática
de un impulso de excitación eléctrico para su aplicación al SOA de
la figura 12;
la figura 14 es una representación esquemática
de un sistema de interrogación de redes de guías de onda ópticas,
de acuerdo con una vigésimo primera realización de la invención, y
un sistema sensor de redes de guías de onda ópticas, de acuerdo con
una vigésimo segunda realización de la invención;
la figura 15 es una representación esquemática
de un sistema de interrogación de redes de guías de onda ópticas de
acuerdo con una vigésimo tercera realización de la invención, y un
sistema sensor de redes de guías de onda ópticas, de acuerdo con
una vigésima cuarta realización de la invención;
la figura 16 es una representación esquemática
de un sistema de interrogación de redes de guías de onda ópticas de
acuerdo con una vigésimo quinta realización de la invención, y un
sistema sensor de redes de guías de onda ópticas de acuerdo con una
vigésimo sexta realización de la invención;
la figura 17 es una representación esquemática
de un sistema de interrogación de redes de guías de onda ópticas,
de acuerdo con una vigésima séptima realización de la invención, y
un sistema sensor de redes de guías de onda óptica, de acuerdo con
una realización vigésimo octava de la invención;
la figura 18 es una representación esquemática
de un sistema de interrogación de redes de guías de onda ópticas de
acuerdo con una vigésimo novena realización de la invención, y un
sistema sensor de redes de guías de onda ópticas, de acuerdo con
una trigésima realización de la invención;
la figura 19 es una representación esquemática
de un sistema de interrogación de redes de guías de onda ópticas,
de acuerdo con una trigésima primera realización de la invención, y
un sistema sensor de redes de guías de onda ópticas, de acuerdo con
una trigésima segunda realización de la invención; y
la figura 20 es una representación esquemática
de un sistema sensor de redes de guías de onda ópticas de acuerdo
con una trigésima tercera realización de la invención.
La primera realización de la invención
proporciona un sistema 10 de interrogación de redes de guías de onda
ópticas, tal como se muestra en la figura 1(a). El sistema
de interrogación 10 comprende una fuente óptica 12, 14 operable
para generar impulsos eléctricos, para ser acoplados a una guía de
onda óptica 16, que contiene las redes G a interrogar. El sistema
de interrogación 10 comprende además unos medios ópticos
bidireccionales de amplificación y conmutación, que en este ejemplo
toma la forma de un amplificador óptico de semiconductores 14
(SOA). El SOA 14 está acoplado ópticamente a la guía de onda 16 que
contiene las redes G a interrogar. El sistema de interrogación 10
comprende también un aparato de evaluación de la longitud de onda,
el cual en este ejemplo toma la forma de un ondámetro 18 acoplado
ópticamente al SOA 14. El ondámetro 18 es operable para evaluar la
longitud de onda de un impulso óptico de retorno transmitido por el
SOA 14.
En este ejemplo, la fuente de impulsos ópticos
comprende una fuente óptica de onda continua (CW), en la forma de
un diodo super-luminiscente (SLD) 12, el cual se
conmuta en impulsos ópticos mediante el SOA 14. La salida del SLD
112 está acoplada por medio de los puertos A y B de un dispositivo
de división de la señal, el cual en este ejemplo es una acoplador
20 de fibra óptica, pero que podría ser un circulador
alternativamente, del SOA 14.
El sistema de interrogación 10 comprende además
unos medios de excitación y control 22 operables para hacer que el
SOA 14 se encienda y se apague. Los dispositivos SOA se utilizan
usualmente en su totalidad como amplificadores en redes de
telecomunicaciones sencillas o multicanales, en donde se operan en
el modo de "continuamente encendidas o activadas", siendo
excitados mediante una señal de excitación eléctrica de CC. En esta
invención, el SOA 14 se opera en un modo de excitación por
impulsos, y se precisa que opere con unos tiempos de conmutación del
orden de nanosegundos.
Los medios de excitación y control 22 generan
impulsos de excitación eléctricos (véase la inserción (a)), que se
aplican al SOA 14. En este ejemplo, los medios de excitación 22
comprenden un generador de impulsos eléctricos que se dispara por
un oscilador de frecuencia variable (no mostrado). El oscilador de
frecuencia variable puede se construido utilizando un sintetizador
digital directo (DOS), o un circuito integrado de sintetizador de
frecuencia, con la selección de la frecuencia ejecutada digitalmente
bajo el control de un microprocesador. El generador de impulsos
puede ser construido a partir de una línea de retardo analógica o
digital, un circuito de sincronización de tiempos RC sencillo, o
retardos de puertas lógicas.
Los medios de excitación y control 22 pueden
comprender alternativamente un dispositivo sencillo programable
para ejecutar digitalmente las funciones de un oscilador de
frecuencia variable, generadores de retardo y generadores de
impulsos. Los medios de excitación y control 22 programables
digitalmente adecuados se muestran en la figura 1(b). La
frecuencia, duración y retardo entre los impulsos pueden controlarse
con la precisión de un cristal de cuarzo. Con la frecuencia de
reloj típica de 200 MHz, son posibles unas resoluciones de
temporización de al menos 5 nanosegundos. Los diseños más
avanzados que utilicen la conmutación multifase incrementarán la
resolución de la temporización incluso más todavía.
Al aplicar un impulso de excitación y control
eléctrico al SOA 14, el SOA 14 se activará, permitiendo que una
señal óptica incipiente sea transmitida y amplificada por el SOA 14.
Al no aplicar alimentación eléctrica al SOA 14, el SOA 14 se
desactiva y tiene una alta absorción eléctrica, impidiendo
substancialmente por tanto la transmisión de una señal óptica
incipiente. El SOA 24 es operable por tanto para transmitir
selectivamente una señal óptica, en particular un impulso óptico
retornado desde una red G que se encuentre bajo interrogación.
Mediante la aplicación de impulsos de
excitación eléctricos, en este ejemplo una serie de pares de
impulsos de excitación, hacia el SOA 14, la señal óptica de onda
continua (CW) del SLD 12 es conmutada por tanto en una serie de
impulsos ópticos. Conforme la señal óptica se propaga a través del
SOA 14, soporta una amplificación óptica. La longitud espacial
aproximada de un impulso óptico (para la guía de onda de fibra
óptica monomodo estándar) se selecciona para que sea de -0,2 metros
por 1 nanosegundo.
Para interrogar una o más redes de guías de onda
ópticas, el sistema de interrogación 10 está acoplado a la guía de
ondas óptica, que contiene una o más redes a interrogar. En este
ejemplo, el sistema de interrogación 10 se muestra acoplado a una
fibra óptica 16, incluyendo una sección de sensores 24, en donde se
proporciona un conjunto de redes de tipo Bragg (G_{1} a G_{n}).
El sistema de interrogación 10 y el conjunto de redes conjuntamente
forman un sistema 26 sensor de redes de guías de onda ópticas, de
acuerdo con una segunda realización de la invención, en donde cada
una de las redes G dentro del conjunto forman un elemento sensor.
Las longitudes de onda resonantes de cada una de las redes G son
substancialmente las mismas en este ejemplo, en donde cada red G
por tanto operan dentro del mismo canal óptico. En este ejemplo, las
redes G son de 2,5 mm de longitud y tienen una longitud de onda
resonante de 1550 nm, un ancho de banda espectral de 0,2 nm, y una
perdida de transmisión del 4%. Las cuatro redes mostradas en la
figura 1(a) tienen por objeto la ilustración de un conjunto
de hasta n redes, en donde n puede llegar a ser 200.
El uso de las redes de las guías de ondas
ópticas, y en particular las redes de tipo Bragg de fibra óptica,
como sensores es bien conocido para los técnicos especializados en
el arte, y su operación y uso no se describirán con detalle en este
documento.
Durante la operación, la aplicación de un primer
impulso de excitación eléctrico al SOA 14 generará un primer
impulso óptico, el cual se acoplará en la fibra 16. Conforme el
impulso óptico se propaga a lo largo de la fibra 16, se encontrará
con cada una de las redes G dentro del conjunto a su vez, y parte
del impulso será reflejado por cada red. En tanto que la longitud
espacial del impulso óptico incidente no sea mayor del doble de la
distancia espacial mínima entre las redes en el conjunto, el
resultado será una serie de impulsos ópticos reflejados, en donde
cada uno será de una longitud similar al impulso original óptico,
pero separado en el tiempo y en el espacio de acuerdo con la
diferencia en el tiempo total de propagación de cada uno de los
impulsos ópticos reflejados con respecto a las redes G respectivas.
Los impulsos ópticos reflejados que se propaguen de retorno hacia
el SOA 14 llegarán consecuentemente al SOA 14 en instantes
diferentes. El tiempo de vuelo de cada impulso óptico reflejado identifica por tanto la red desde la cual fue reflejado.
diferentes. El tiempo de vuelo de cada impulso óptico reflejado identifica por tanto la red desde la cual fue reflejado.
Se observará por los técnicos especializados en
el arte que la fuente óptica de onda continua (CW), SLD 12, podría
ser reemplazada por una fuente óptica por impulsos. La temporización
de los impulsos de excitación eléctricos en el SOA 14 se ajustaría
para permitir que los impulsos ópticos generados por la fuente
óptica de impulsos sean lanzados a la fibra óptica 16.
La selección de una red en particular para la
interrogación se consigue mediante el ajuste del periodo de tiempo
T_{1} entre los impulsos de excitación y control eléctricos. La
frecuencia de los impulsos de excitación eléctricos se configura de
forma tal que el periodo T_{1} entre el primer y segundo impulsos
dentro de cada par sea igual al tiempo de vuelo del impulso óptico
generado como resultado del primer impulso de excitación del SOA 14
a una red seleccionada, G_{1} en la figura 1(a), y de
vuelta, tal como se muestra por la flecha 28. El SOA 14 recibe por
tanto un segundo impulso de excitación eléctrico desde los medios de
excitación y control 22, conforme el impulso óptico reflejado (de
la red G_{1}) llega de retorno en el SOA 14. Como resultado de
ello, el SOA 14 se activa conforme llega el impulso reflejado,
permitiendo que el impulso reflejado sea transmitido a través del
SOA 14, siendo amplificado el impulso reflejado al mismo tiempo.
Cualquier impulso óptico rechazado que llegue antes o después,
provocará que se active el SOA 14, es decir, desde otras redes
dentro del conjunto, y serán absorbidos, y por tanto no serán
transmitidos. La duración de los impulsos ópticos se selecciona
para que sea más corta que el doble de tiempo de vuelo de un impulso
óptico entre las redes adyacentes más cercanas dentro del
conjunto.
El impulso óptico reflejado conmutado mediante
puertas lógicas, se enrutará desde el SOA 14 al ondámetro 18, por
medio de los puertos B y C del acoplador 20, en donde la longitud de
onda del impulso óptico reflejado, y por tanto la longitud de onda
de la red interrogada G_{1}, da lugar a su medición y
registro.
La aplicación del segundo impulso eléctrico de
excitación al SOA 14 tiene otro efecto, además de la conmutación
del impulso óptico reflejado: se genera un segundo impulso óptico y
se acopla en la fibra óptica 16.
Cuando se utilicen solo dos impulsos de
excitación eléctricos para excitar el SOA 14, tal como se ha
descrito antes, solo un impulso óptico reflejado retornará al
sistema de medida de la longitud de onda. Esto solo puede ser útil,
pero precisaría de un sistema de medida rápido de la longitud de
onda que podría adquirir la medida a partir de un solo impulso.
Alternativamente, pueden utilizarse una serie de pares de impulsos
de excitación eléctricos. Tiene que permitirse un tiempo
suficiente entre los pares de impulsos de excitación para permitir
que el segundo impulso óptico generado por el segundo impulso de
excitación eléctrico en el SOA 14 sea reflejado por las redes y
absorbido por el SOA 14, eliminándolo por tanto del sistema, y
evitando la interferencia con los impulsos ópticos
subsiguientes.
Un sistema de interrogación 30 de redes de guías
de onda ópticas, de acuerdo con una tercera realización de la
invención es el mostrado en la figura 2. El sistema de interrogación
30 es substancialmente el mismo que el sistema de interrogación 10
de acuerdo con la primera realización de la invención, con las
siguientes modificaciones. Los mismos numerales de referencia
quedan retenidos para las características correspondientes.
En este ejemplo, los medios de excitación 22 son
operativos para generar una serie de impulsos de excitación
eléctricos, tal como se muestra en la inserción (a). Cada impulso de
excitación eléctrico es de la misma duración, y el periodo entre
los impulsos es constante. La duración de los impulsos de excitación
eléctricos se selecciona para que no sea mayor que el doble del
tiempo necesario para que una señal óptica se propague entre las
redes G adyacentes más próximas dentro del conjunto. La frecuencia
del oscilador de frecuencia variable, y por tanto la frecuencia de
los impulsos de excitación eléctricos se cambia con el fin de
seleccionar una red en particular dentro del conjunto para la
interrogación. La frecuencia del oscilador de frecuencia variable
se selecciona de forma que el periodo T_{1} entre los impulsos de
excitación eléctricos sea igual al periodo de tiempo de vuelo de un
impulso óptico desde el SOA 14 a la red seleccionada (G_{1} en
este ejemplo), y de vuelta al SOA 14. La cifra aproximada sería de
10 nanosegundos por cada metro de fibra óptica entre el SOA 14 y la
red seleccionada (suponiendo una fibra óptica estándar).
Bajo el control de los medios de excitación y
control 22, el SOA 14 se activa y se desactiva a intervalos
regulares. Cada vez que el SOA 14 se activa, se generará un
impulso óptico y se lanzará a la fibra óptica 16, conmutando al
mismo tiempo el impulso óptico reflejado correcto, el cual entonces
se propaga sobre el ondámetro 18, tal como se ha descrito
anteriormente.
De una gran significancia es la inclusión de una
sección adicional de la guía de onda óptica, en este ejemplo, de
una longitud de fibra óptica 32, después del SOA 14, es decir,
durante la utilización, entre el SOA 14 y la fibra óptica 16
conteniendo las redes G a interrogar. Esta longitud adicional de la
fibra óptica 32 se incluye para eliminar la posibilidad de
interferencia de la recepción simultánea en el SOA 14 de impulsos
ópticos reflejados desde más de una red G. Para comprender la razón
de esto, se considerará la situación mostrada en la figura 3, en
donde la fibra adicional 32 no está presente, y el sistema de
interrogación 30 se acopla a una fibra óptica conteniendo un
conjunto de tres redes (G_{1-3}), separadas a
intervalos de 1 metro desde el SOA 14. Si por ejemplo el sistema de
interrogación 30 se configurara para monitorizar la longitud de onda
de la primera red G_{1}, situada a 1 metro desde el SOA 14,
podrían tener lugar los siguientes eventos.
En el instante T_{o}, se aplica un primer
impulso de excitación eléctrico al SOA 14, y se genera un impulso
óptico A, siendo lanzado a la fibra 16, en donde se propaga hacia
las redes G. En el instante T_{s} posterior, (en donde T_{s} =
5 nS, siendo éste el tiempo necesario para que la señal óptica pueda
viajar en 1 metro en una fibra óptica estándar), en donde una parte
del impulso óptico A se reflejará fuera de la primera red G_{1},
y siendo este primer impulso reflejado el que se propagará hacia
atrás hacia el SOA 14. El resto del impulso óptico A continuará
hacia la segunda y tercera redes, G_{2} y G_{3}.
En el instante 2T_{s} se aplica un segundo
impulso de excitación eléctrico al SOA 14, provocando que se genere
un segundo impulso óptico B, siendo lanzado a la fibra 16, en donde
también se propagará hacia las redes G. Al mismo tiempo, el primer
impulso reflejado retornará al SOA 14. Puesto que el SOA 14 se
activa (es decir, se abre la puerta lógica y se amplifica) se
transmitirá y amplificará de la forma descrita anteriormente. El
primer impulso reflejado a se propagará hacia el ondámetro,
tal como se pretendía. No obstante, al mismo tiempo (2T_{s}) el
resto de este primer impulso óptico, A llegará a la segunda red
G_{2}, en donde parte del mismo será reflejado, creando un
segundo impulso reflejado \beta.
En el instante 3T_{s}, el resto del primer
impulso óptico A llegará a la tercera red G_{3}, en donde parte
del mismo será reflejado, creando un tercer impulso reflejado
\gamma. Al mismo tiempo, el segundo impulso óptico B llegará a la
primera red G_{1}, en donde parte del mismo será reflejada,
creando un cuarto impulso reflejado \delta. Simultáneamente, el
segundo impulso reflejado \beta retornará a la primera red
G_{1}. Parte del segundo impulso reflejado \beta será reflejada
por la primera red G_{1}, de retorno hacia la segunda red
G_{2}, mientras que el resto del segundo impulso reflejado \beta
será transmitido a través de la primera red G_{1}. La parte
transmitida del segundo impulso reflejado \beta se propagará por
tanto a lo largo con el cuarto impulso reflejado \delta.
En el instante 4T_{s}, se aplica un tercer
impulso eléctrico al SOA 14, provocando que se genere un tercer
impulso óptico C para generarse y lanzarse a la fibra 16. En este
instante, el cuarto impulso reflejado \delta (de la red
seleccionada G_{1}) y el segundo impulso reflejado \beta (de la
segunda red G_{2}, es decir, no de la red seleccionada) llegarán
ambos al SOA 14, en donde se transmitirán y se amplificarán. El
resultado es que llegarán dos señales ópticas reflejadas al aparato
de media de la longitud de onda. Tendrá lugar una interferencia
entre las dos señales ópticas reflejadas, haciendo que sean
indistinguibles en alto grado entre sí.
Si la distancia entre el SOA 14 y la primera
red G_{1} no es mayor que la distancia entre la primera y la
última redes en el conjunto, este tipo de interferencia es probable
que se produzca, siendo la interferencia más notable cuando las
redes estén separadas de forma uniforme. La inclusión de la longitud
adicional de fibra 32 entre el SOA 14 y la fibra óptica 16 elimina
la forma más dominante de este tipo de interferencia. La longitud
de la fibra adicional 32 tiene que ser mayor que la distancia entre
la primera y última redes dentro del conjunto de redes a
interrogar. Existe todavía la posibilidad de que pueda tener lugar
una interferencia de 3 reflexiones, pero esto puede ser ignorado si
son bajos los valores de reflectividad de las redes, tal como se
expone con detalle a continuación.
Como resultado de la inclusión de la longitud
adicional de la fibra 32 óptica, se recibirán una serie de
impulsos ópticos reflejados (reflejados desde una red seleccionada)
en el ondámetro, tal como se muestra en la inserción (b) en la
figura 2, con un impulso reflejado para cada impulso óptico
generado y lanzado en la fibra 16.
Si la longitud adicional de la fibra óptica 32
es mayor que la longitud mínima necesaria, podrá ser posible el
incrementar la frecuencia de los impulsos de excitación eléctricos,
y por tanto de los impulsos ópticos, hasta un múltiplo de la
frecuencia base. De esta forma, se propagaría más de un impulso
óptico dentro de la fibra óptica 16 en cualquier otro instante. Por
ejemplo, el incrementar la frecuencia por un factor de dos
precisaría que la longitud de la fibra adicional 32 fuera al menos
del doble de la distancia entre la primera y última redes en
el
conjunto.
conjunto.
Proporcionando la longitud adicional de fibra
óptica 32, se garantizará por tanto que para cada impulso óptico
generado por el SOA 14, y lanzado en la fibra óptica 16, se
suministre un impulso óptico reflejado hacia el ondámetro.
La persona especializada en el arte comprenderá
que el uso de una longitud adicional de fibra óptica se encuentra
descrito aquí, puesto que la guía de onda óptica que contiene el
conjunto de redes a interrogar, es una fibra óptica. Cuando la guía
de onda óptica que contiene las redes a interrogar es en su lugar
una guía de onda óptica plana, podrá utilizarse en su lugar una
sección adicional de guía de onda óptica plana.
Cuando el sistema de interrogación 30 está
acoplado a la fibra óptica 16, conteniendo un conjunto de redes G a
interrogar, tal como se ha descrito anteriormente, forman
conjuntamente un sistema 34 sensor de redes de fibra óptica, de
acuerdo con una cuarta realización de la invención.
La figura 4 muestra un sistema 40 de
interrogación de guías de onda ópticas, de acuerdo con una quinta
realización de la invención. El sistema de interrogación 40 de esta
realización es substancialmente el mismo que el sistema de
interrogación 30 de acuerdo con la tercera realización, con la
modificación siguiente. Se mantienen los mismos numerales de
referencia para las características correspondientes.
En este ejemplo, la fuente óptica 2 de onda
continua (CW) de la tercera realización es reemplazada por una
fuente óptica de impulsos 42, que es operativa para generar impulsos
ópticos. Con el fin de evitar la necesidad de complicadas
configuraciones de sincronización, para hacer que el SOA 14
seleccione los impulsos por medio de puerta lógicas a partir de la
fuente óptica de impulsos en la fibra óptica 16, la fuente óptica de
impulsos está acoplada a la fibra óptica 16 entre el SOA 14 y la
longitud adicional de fibra 32.
Durante la operación, al acoplarse a una guía de
onda óptica, tal como la fibra óptica 16, incluyendo una sección
sensora 24 en la cual están provisto un conjunto de redes, los
impulsos ópticos generados por la fuente óptica de impulsos 42
están acoplados en la fibra 32 óptica adicional por medio de los
puertos C y B del acoplador óptico 20. Los impulsos ópticos se
propagan entonces a lo largo de la fibra óptica adicional 32, y
desde allí a lo largo de la fibra óptica 16, en donde se encuentran
y se reflejan por una o más de las redes G. Los impulsos ópticos
reflejados se propagan retrocediendo hacia atrás a lo largo de las
fibras 16 y 32 del SOA 14, por medio de los puertos B y A del
acoplador 20. Tal como se ha descrito anteriormente, la frecuencia
de los impulsos de excitación eléctricos de los medios de
excitación y control 22 hacia el SOA 14 se configura para conmutar
(y amplificar) solo aquellos impulsos reflejados de una red
seleccionada de las redes G dentro del conjunto. Los impulsos
transmitidos a través del SOA 14 son entonces enrutado al aparato 18
de medida de la longitud de onda.
Al acoplarse entre sí el aparato de
interrogación 40 y el conjunto de redes dentro de la fibra óptica 16
forman conjuntamente una red de guías de onda ópticas, que en este
ejemplo son redes de tipo Bragg de fibra óptica, un sistema sensor
44 de acuerdo con una sexta realización de la invención.
La séptima realización de la invención
proporciona un sistema de interrogación 50 de redes de guías de
onda ópticas, tal como se muestra en la figura 5. En esta
realización, el sistema de interrogación 50 comprende además un
segundo SOA 42, y una segunda longitud adicional de fibra 54. El
segundo SOA 52 está acoplado al SLD 12 por medio de los puertos A y
D del acoplador 20.
El segundo SOA 52 tiene que ser acoplado, a
través de la segunda fibra adicional 54, a una segunda guía de onda
óptica que contiene una o más redes a interrogar, en este ejemplo
una segunda fibra óptica 56 que contiene un conjunto de redes de
tipo Bragg de fibra (G_{21} a G_{2n}).
Los mismos medios de excitación 22 (un impulso
eléctrico generado disparado por un oscilador de frecuencia
variable, al igual que antes) se utilizan para controlar ambos SOA
14, 52. El conmutador eléctrico 56 está provisto para seleccionar
cual de los SOA 14, 52 se tiene que excitar en cualquier instante
específico, seleccionando por tanto cual es el conjunto de redes a
interrogar. En consecuencia, solo se precisa de un solo aparato de
medida de la longitud de onda, tal como el ondámetro 18, puesto que
solo un conjunto de redes será seleccionado en cualquier
instante.
La configuración permite por tanto que las redes
con más de una guía de onda óptica puedan interrogarse, utilizando
unos únicos medios 22 de excitación, y un solo ondámetro 18. Se
observará que el sistema 50 de interrogación descrito puede ser
expandido además para interrogar las redes con más de dos guías de
onda ópticas, proporcionando SOA adicionales, acoplados al SLD 12 y
el ondámetro 18 a través de un elemento más complejo de enrutamiento
óptico.
El sistema de interrogación 50 opera de la misma
forma que la descrita previamente en un SOA 14, 52 en particular, y
su conjunto de redes respectivas ha sido seleccionado por la
activación del conmutador eléctrico 58.
El técnico especializado observara que la
combinación de la fuente de impulsos ópticos SLD 12 y el SOA 14,
52 podrá reemplazarse por una fuente óptica de impulsos, tal como se
muestra en la figura 14. La fuente de impulsos de forma similar se
acoplará a las fibras ópticas 16, 56 entre los SOA respectivos 14,
52, y la longitud adicional de la fibra 32. Podrá acoplarse una
fuente de impulsos a las dos fibras 16, 56 a través de dos puertos
de salida (B y D) de un único acoplador, o bien dos fuentes de
impulsos podrán acoplarse a sus fibras respectivas 16, 56 por medio
de dos acopladores independientes.
Cuando el sistema de interrogación 50 esté
acoplado a las dos fibras ópticas 16, 56, conteniendo sus conjuntos
respectivos de redes G_{11} a G_{1n} y G_{21} a G_{2n}, el
sistema de interrogación 50 y las fibras ópticas 16, 56 formarán
conjuntamente un sistema 60 sensor de redes de guías de onda
ópticas, de acuerdo con una octava realización de la invención.
El sistema 70 de interrogación de redes de guías
de onda ópticas, de acuerdo con una novena realización de la
invención se muestra en la figura 6. El sistema de interrogación 70
de esta realización es substancialmente el mismo que el sistema de
interrogación 30 mostrado en la figura 2, con la siguiente
modificación. Se mantienen los mismos numerales para las
características correspondientes.
En este ejemplo, el filtro óptico 72 está
provisto entre el SLD 12 y el SOA 14. El filtro 72 está incluido
porque los SOA tienen una salida de potencia óptica total máxima
finita. Como resultado de ello, puede utilizarse para amplificar
una señal óptica que contenga un rango estrecho de longitudes de
onda hasta un nivel de salida más alto que el que contenga una
banda ancha de longitudes de onda. El filtro 72 tiene una función de
filtro, que se muestra en la inserción (a), teniendo un rango
espectral correspondiente al rango operativo de las redes G a
interrogar. Como resultado de ello, el ancho de banda de la señal
óptica CW que alcanza el SOA 14 solo cubrirá el rango de sintonía
máximo de las redes G a interrogar. Todas las longitudes de onda
dentro de la señal óptica CW generadas por el SLD 12 que caigan
fuera del rango operativo de las redes G serán bloqueadas. Esta
reducción en el ancho de banda de la señal óptica CW a conmutar por
puertas lógicas en impulsos (y amplificada) por el SOA 14,
significa que el SOA 14 puede amplificar los impulsos hasta un nivel
de potencia óptica promedio más alta. La potencia óptica más alta
de los impulsos mejora el rendimiento del sistema de interrogación
70, específicamente la relación de señal/ruido en el aparato de
medida de la longitud de onda, y permite que el sistema de
interrogación de la longitud de onda 70 pueda utilizarse para
interrogar las redes de baja reflectividad.
Cuando el sistema de interrogación 70 está
acoplado a la fibra óptica 16 conteniendo el conjunto de redes G a
interrogar, formarán conjuntamente un sistema sensor 74 de redes de
fibra óptica, de acuerdo con una décima realización de la
invención.
La figura 7 muestra un sistema 80 de
interrogación de guías de onda ópticas de acuerdo con una décimo
primera realización de la invención. El sistema de interrogación 80
comprende unos medios bidireccionales ópticos de amplificación y
conmutación en la forma de un SOA 82, estando controlado el SOA 82
por medios de excitación y control 84, que son substancialmente los
mismos que los medios de excitación y control 22 de las figuras
1(a) y 1(b), y el aparato 86 de evaluación de la
longitud de onda.
En este ejemplo, el SOA 82 actúa como una fuente
óptica además de ser un dispositivo óptico bidireccional de
amplificación y conmutación. Cuando el SOA 82 recibe un impulso de
excitación eléctrico, genera simultáneamente una señal óptica, en
la forma de una emisión espontánea amplificada, y conmuta la señal
óptica en un impulso óptico. Como resultado de ello es posible
eliminar la fuente óptica de ancho de banda amplio de las
realizaciones anteriores en forma conjunta, siendo el impulso
eléctrico generado totalmente dentro del SOA 82, y no como
resultado de la conmutación de la señal óptica de ancho de banda
amplio de onda continua (CW) independiente. En consecuencia, ya no
existe la necesidad del acoplador de las realizaciones anteriores.
Estas modificaciones reducen el costo del sistema 80 de
interrogación, en comparación con las realizaciones anteriores, y
ahorran también potencia óptica, puesto que no existe ya ninguna
pérdida de potencia a través de un acoplador.
Al acoplar a una guía de onda óptica conteniendo
una o más redes G a interrogar, en este ejemplo la fibra óptica 94,
conteniendo un conjunto de redes G_{1} a G_{n}, el SOA 82 es
operado de la misma forma que la descrita anteriormente, en donde
la frecuencia de los impulsos de excitación eléctricos se configura
para seleccionar la red dentro del conjunto a interrogar.
El aparato de evaluación de la longitud de onda
86, mostrado en la figura 8, comprende un elemento de filtro óptico
88, que tiene una respuesta del filtro dependiente de la longitud de
onda (véase la inserción (a)), seguido por los medios de detección
óptica en la forma de un fotodetector 90. La salida eléctrica del
fotodetector 90 está conectada a unos medios de procesamiento de
señales 92, operable para determinar la longitud de onda de una
señal óptica detectada. La potencia óptica del impulso reflejado
filtrado identifica la longitud de onda del impulso reflejado, y
por tanto la longitud de onda de la red que esté siendo
interrogada.
Cuando el sistema de interrogación 80 está
acoplado a la fibra óptica 94 que contiene un conjunto de redes G a
interrogar, forman conjuntamente un sistema 96 sensor de redes de
fibra óptica, de acuerdo con una décimo segunda realización de la
invención. De forma similar a los conjuntos de redes provistas
dentro de las fibras 16 y 56 de las realizaciones anteriores, las
longitudes de onda resonantes de cada una de las redes G son
substancialmente las mismas, en donde cada red G opera de nuevo
dentro del mismo canal óptico.
El sistema de interrogación 100 de la
realización mostrada en la figura 9 es substancialmente el mismo que
el sistema de interrogación 80 de la realización anterior, con las
siguientes modificaciones. Se mantienen los mismos numerales de
referencia para las características siguientes.
En este ejemplo, de forma similar al sistema de
interrogación 40, que se muestra en la figura 4, el SOA 82 opera
solamente como un dispositivo óptico bidireccional de amplificación
y conmutación, en donde los impulsos ópticos de ancho de banda
amplio se generan por una fuente 102 óptica de impulsos
independiente. La fuente óptica de impulsos 102 está acoplada en el
sistema de interrogación 100 después del SOA 82, a través de un
acoplador óptico 104. Esto significa que cuando el sistema de
interrogación 100 está acoplado a una fibra óptica 94, que contiene
un conjunto de redes G a interrogar, los impulsos ópticos generados
por la fuente óptica de impulsos 102 se acoplan a la fibra óptica
94, sin pasar a través del SOA 82, tal como se ha descrito
anteriormente en relación con la figura
4.
4.
Cuando el sistema de interrogación 100 está
acoplado a la fibra óptica 94 que contiene un conjunto de redes G a
interrogar, forman conjuntamente un sistema 106 sensor de redes de
fibra óptica, de acuerdo con una décimo cuarta realización de la
invención.
La figura 10 muestra un sistema de interrogación
110 de acuerdo con una décimo quinta realización de la invención.
El sistema de interrogación 110 es substancialmente el mismo que el
sistema de interrogación 80 de la décimo primera realización, con
la siguiente modificación. Se mantienen los mismos numerales de
referencia para las características siguientes.
En esta realización, de forma similar a los
sistemas de interrogación 30, 40, 50, 70 mostrados en las figuras
2, 4, 5, y 6, se proporciona una sección adicional de guía de onda
óptica, en este ejemplo una longitud de fibra óptica 112, después
del SOA 82, es decir, cuando el sistema de interrogación 110 está
acoplado a la fibra óptica 94, que contiene las redes G a
interrogar, estando situada la fibra óptica 112 entre el SOA 82 y
la fibra óptica 94. Tal como se explicó anteriormente, esta
longitud adicional de fibra óptica 112 está incluida para eliminar
la posibilidad de interferencia de la recepción simultánea en el SOA
82 de impulsos ópticos reflejados desde más de una red G,
permitiendo por tanto que el SOA 82 esté siendo excitado por un
flujo continuo de impulsos de excitación eléctricos.
Cuando el sistema de interrogación 110 está
acoplado a la fibra óptica 94 conteniendo un conjunto de redes G a
interrogar, se forma un sistema 114 sensor de redes de guías de onda
ópticas, de acuerdo con una décimo sexta realización de la
invención.
En la figura 11 se muestra un sistema de
interrogación de guías de onda ópticas 120 de acuerdo con la décimo
séptima realización de la invención. Este sistema de interrogación
120 es substancialmente el mismo que el sistema de interrogación
110 mostrado en la figura 10, con la siguiente modificación. Se
mantienen los mismos numerales de referencia para las
características siguientes.
En este ejemplo se proporciona un filtro óptico
122 entre el SOA 82 y el aparato 86 de evaluación de la longitud de
onda. De forma similar al filtro 72 presente en la novena
realización de la invención, el filtro 122 tiene una función de
filtro en forma de sombrero de copa (mostrada en la inserción (a)),
que tiene un rango espectral correspondiente al rango operativo de
la redes G a interrogar. En su aplicación en este caso, el filtro
122 actúa para eliminar el ruido de fondo de banda ancha (es decir,
las longitudes de onda que están situadas fuera del rango operativo
de las redes G a interrogar) presentes en la señal óptica reflejada
transmitida por el SOA 82. El ruido de fondo es generado por el
SOA 82 y añadido a una señal óptica reflejada conforme se transmite
(y amplificada) por el SOA 82. La eliminación de dicho ruido de
fondo mejorará la relación de señal/ruido de la señal óptica
reflejada que alcance el aparato de evaluación de la longitud de
onda 86.
Mediante el acoplamiento del aparato de
interrogación 120 a una fibra óptica 94 que contenga un conjunto de
redes G a interrogar, se proporciona un sistema sensor de redes de
guías de onda ópticas 124, de acuerdo con una décimo octava
realización de la invención.
La figura 12 muestra un sistema 130 de
interrogación de redes de guías de onda ópticas, de acuerdo con una
décimo novena realización de la invención. El sistema de
interrogación 130 de esta realización es substancialmente el mismo
que el sistema de interrogación 110 mostrado en la figura 10, con la
siguiente modificación. Se mantienen los mismos numerales de
referencia para las características siguientes.
El sistema de interrogación 130 incluye un
reflector óptico, en la forma de una red de tipo Bragg (CFBG) 132
en este ejemplo, entre el SOA 82 y el aparato 86 de evaluación de la
longitud de onda. El CFBG 132 tiene una reflectividad inferior al
100%, -99% en este ejemplo. La función del CFBG 132 es reflejar una
parte (-99%) de un impulso óptico reflejado de vuelta hacia el SOA
82, y transmitir el resto (-1%) del impulso óptico reflejado al
aparato 86 de evaluación de la longitud de onda.
La selección del reflector óptico depende de las
características operativas necesarias. Algunos de los criterios de
diseño que tienen que ser considerados al seleccionar el tipo de
reflector óptico a utilizar, es tal como sigue a continuación:
El uso de un reflector óptico que tiene una alta
reflectividad reducirá el número de ciclos que tenga que realizar
el impulso óptico reflejado a través del sistema antes de alcanzar
su potencia máxima óptica. La potencia óptica máxima que un impulso
puede alcanzar está determinada por las pérdidas dentro del sistema
de interrogación 130 y por la saturación óptica y las
características de ganancia del SOA 82. Esto seria ventajoso en
caso de que el sistema de interrogación 130 tenga necesidad de tener
una respuesta rápida. Además de ello, teniendo un reflector óptico
altamente reflectivo se habilitará el sistema de interrogación 130
para tolerar un nivel más alto de pérdida óptica dentro del
sistema. Esto podría significar que podría ser interrogado un
conjunto conteniendo un gran número de redes y/o unas redes más
débiles.
El uso de un reflector óptico que tenga una
reflectividad menor al descrito daría lugar a una proporción más
alta de la señal óptica reflejada que pudiera ser suministrada al
aparato 86 de evaluación de la longitud de onda. Esto puede reducir
la duración del tiempo requerido para interrogar cada red, puesto
que se suministraría una señal óptica de potencia más alta al
aparato de evaluación de la longitud de onda 86. Al tener una señal
óptica de más alta potencia se habilitaría también el aparato de
evaluación de la longitud de onda que precisara el uso de niveles
de señal óptica más altos.
Si el ancho de banda espectral del reflector
óptico, CFBG 132 cubre solo el rango operativo de las redes a
interrogar, entonces solo el ruido de fondo de banda ancha a la
longitud de onda dentro del rango espectral se reflejará de retorno
al SOA 82 para una amplificación adicional. Esto reducirá la salida
de las señales de fuera de la banda del SOA 82, y se concentrará
la potencia de amplificación en la longitud de onda reflejada por
la red que esté bajo la interrogación.
Por contraste con ello, utilizando un reflector
óptico que tenga un ancho de banda espectral que cubra el rango
espectral total del SOA 82, reducirá la cantidad de ruido de fuera
de la banda transmitido al aparato de evaluación 86 de la longitud
de onda. Esto puede mejorar la relación de la seña/ruido en el
aparato 86 de evaluación de la longitud de onda.
El CFBG 132 está situado lo suficientemente
cerca (en términos de la longitud de la fibra) del SOA 82 para
asegurar que el tiempo de propagación T_{R} para un impulso óptico
reflejado viaje desde el SOA 82 al CFBG 132 y de retorno al SOA 82
(tal como se indica por la flecha 134) sea más corto que la
duración T_{p} de los impulsos de excitación eléctricos aplicados
al SOA 82 (véase la inserción (a)).
Durante la operación, cuando el sistema de
interrogación 130 está acoplado a una fibra óptica 94 que contiene
un conjunto de redes G a interrogar, el impulso óptico reflejado
transmitido (y amplificado) por el SOA 82 encuentra la parte
posterior reflectante CFBG 132, una parte (-1%) del impulso óptico
reflejado transmitido al aparato de evaluación de la longitud de
onda 86 y el resto (-99%) del impulso óptico que está siendo
reflejado hacia atrás hacia el SOA 82. Debido a la duración de un
impulso de excitación eléctrico (T_{p}), y por tanto el periodo
para el cual el SOA 82 es activado (también T_{p}), son más largos
que el tiempo T_{R} de propagación del impulso, el SOA 82 todavía
estará activado (es decir, la puerta lógica todavía está abierta),
cuando el impulso óptico re-reflejado vuelva al SOA
82. La duración (también T_{p}) de este primer impulso óptico
re-reflejado será también mayor que el tiempo de
propagación del impulso T_{R}, parte por tanto del impulso óptico
re-reflejado, siendo la parte del impulso óptico que
sea mas larga que el tiempo de propagación del impulso, que
experimenta una amplificación adicional, ya que es transmitido de
nuevo a través del SOA 82. Esto se ilustra en la figura 13.
El tiempo de propagación T_{R} determina por
tanto la parte del impulso óptico reflejado que es capaz de
ejecutar una amplificación y reflexión múltiples (reciclado) dentro
del sistema de interrogación 130. Aunque el SOA 82 añadirá algún
ruido de fondo de banda ancha al impulso óptico reflejado, el
impulso óptico re-reflejado estará dominado por las
longitudes de onda reflejadas por la red que esté bajo
interrogación. En consecuencia, aunque se producirá una cierta
interferencia si el impulso de excitación eléctrico aplicado al SOA
82 es más largo que el doble del tiempo requerido por un impulso
óptico para propagarse entre las redes adyacentes más cercanas
dentro del conjunto bajo interrogación, en donde la interferencia
resultante es menos significativa que la experimentada por los
sistemas de interrogación descritos previamente, en donde los
impulsos ópticos no realizan la amplificación cíclica. El ajuste
puede realizarse según la distancia entre el CFBG 132 y el SOA
82, para permitir el uso de un SOA 82 de operación más lenta, o bien
un sistema electrónico de baja velocidad dentro de los medios de
excitación y control 84.
El impulso óptico re-reflejado y
re-amplificado que abandona el SOA 82, contiene las
longitudes de onda que originariamente se reflejaron por la red en
interrogación, más el ruido de fondo de banda anca de bajo nivel
del SOA 82. El impulso óptico se propaga a lo largo de la fibra
óptica 94 hacia las redes G, según se ha descrito anteriormente. De
nuevo una parte del impulso se refleja desde cada red dentro del
conjunto y de nuevo una serie de impulsos ópticos reflejados
(separados en el tiempo y en el espacio) llegan de retorno al SOA
82. Tal igual que antes, solo llega un impulso óptico reflejado,
mientras que el SOA 82 está activado, puesto que todos los demás
llegarán antes o después de aplicarse el impulso de excitación
eléctrico al SOA 82. El impulso óptico seleccionado se amplifica
de nuevo conforma pasa a través del SOA 82, y se propaga al CFBG
132, en donde el ciclo comienza una vez más.
La banda estrecha de longitudes de onda que se
reflejan por una red que está siendo interrogada experimenta
múltiples amplificaciones en un desplazamiento hacia atrás y hacia
delante a través del SOA 82. El impulso óptico de ancho de banda
amplio de baja potencia inicial generado por el SOA 82 realiza
múltiples ciclos a través del sistema de interrogación 130, y como
resultado de la amplificación óptica que experimenta sobre cada
pasada a través del SOA 82, se forma rápidamente un impulso fuerte
óptico de ancho de banda estrecho. La potencia óptica final que un
impulso óptico puede alcanzar dependerá de la naturaleza de las
pérdidas dentro del sistema de interrogación 130, y de las
características de saturación y ganancia del SOA 82 utilizado.
Tal como se ha descrito previamente, la
selección de una red en particular dentro de una red para
interrogación está controlada por el ajuste de la frecuencia de los
impulsos de excitación eléctricos aplicados al SOA 82. La duración
de cada impulso se selecciona teniendo en cuenta el efecto de la
longitud de la fibra entre el CFBG 132 y el SOA 82.
Cuando el sistema de interrogación 130 está
acoplado a la fibra 94 conteniendo un conjunto de redes G a
interrogar, se forma el sistema sensor 136 de redes de guías de
onda ópticas de acuerdo con la décimo tercera realización de la
invención.
Debido a las múltiples amplificaciones
experimentadas por los impulsos ópticos que se reciclan dentro del
sistema de interrogación 130, pueden generarse impulsos ópticos muy
intensos, incluso cuando las redes que estén siendo interrogadas
tengan unas reflectividades muy bajas. La utilización de redes de
baja reflectividad significa que los impulsos ópticos pueden pasar
a través de muchas redes sin sufrir una perdida significativa de
potencia en cada red. La interferencia de 3 reflexiones se ha
mostrado también como despreciable para las redes de baja
reflectividad. El uso de redes de baja reflectividad dentro de un
conjunto de sensores, habilita por tanto que puedan incorporarse
muchas redes dentro del sistema 136 sensor de redes de guías de onda
ópticas, con una interferencia reducida entre las redes.
La operación cíclica del sistema de
interrogación 130 y el sistema 136 sensor de redes, proporciona
varias ventajas. Los impulsos ópticos de ancho de banda estrecho
pueden generarse rápidamente alrededor de la longitud de onda
resonante en que se esté interrogando a la red. Dicha señal óptica
de una longitud de onda estrecha es más fácil para los distintos
tipos de aparatos de evaluación de la longitud de onda para su
medida.
El ruido de fondo de ancho de banda amplio
generado por el SOA 82 se reduce cuando el SOA 82 se le exige el
amplificar una señal óptica de ancho de banda estrecho y fuerte.
Esta transferencia o estrechamiento de la potencia en la longitud
de onda dominante (fuertemente reflejada) provoca una reducción en
el ruido de fondo de banda amplia, una vez que el impulso óptico
reflejado haya realizado varios ciclos dentro del sistema de
interrogación 130, y en donde la señal óptica dominante (que se
desee) se haya conformado. Esto dará lugar a un incremento
adicional en la delación de señal/ruido.
La figura 14 muestra un sistema de interrogación
140 de redes de guías de onda ópticas, de acuerdo con la vigésimo
primera realización de la invención. El sistema de interrogación 140
es substancialmente el mismo que el sistema de interrogación de la
realización previa, con las siguientes modificaciones. Se mantienen
los mismos numerales de referencia para las características
correspondientes.
En este ejemplo, el sistema de interrogación
incluye además un dispositivo de enrutamiento óptico, en la forma
de un acoplador de fibra óptica 142. El acoplador 142 está situado
entre el CFBG 144 y el SOA 82, estando el CFBG 144 acoplado al SOA
82 por medio de los puertos C y D del acoplador 142. El aparato 86
de evaluación de la longitud de onda está acoplado al puerto B del
acoplador 142.
Estos nuevos medios de configuración ópticos
corresponden a la señal óptica reflejada por el CFBG 144 que es
transmitida al aparato 86 de evaluación de la longitud de onda. El
CFBG 144 puede por tanto estar fabricado para una reflectividad del
100% si así se precisa. Tal como se ha expuesto anteriormente, el
rango espectral cubierto por el CFBG 144 puede ser seleccionado de
forma tal que cubra solo el rango operativo de las redes a
interrogar. Esto significa que la señal óptica enrutada al aparato
86 de evaluación de la longitud de onda solo contendrá las
longitudes de onda situadas dentro del rango espectral del CFBG 144.
En consecuencia, solo el ruido generado en el SOA observado por el
aparato de evaluación de la longitud de onda será el que esté
situado dentro del rango espectral del CFBG 144 (y por tanto el
rango operativo de las redes G). Todas las señales ópticas en las
longitudes de onda que caigan fuera de este rango espectral no serán
reflejadas por el CFBG 144, y por tanto no alcanzarán al aparato
de evaluación de la longitud de onda 86. Esto conducirá a un
incremento en la relación de señal/ruido en el aparato 86 de
evaluación de al longitud de onda.
Adicionalmente, puesto que el perfil espectral
del CFBG 144 cubre solamente el rango espectral operativo de las
redes a interrogar, la presencia del CFBG 144 reducirá la señal de
fuera de banda amplificada por el SOA 82, mejorando por tanto su
eficiencia.
Con el fin de incluir el acoplador 142 en el
sistema de interrogación 140, la distancia de separación mínima
entre el SOA 82 y el CFBG 144 tiene que incrementarse. En
consecuencia, tiene que incrementarse también la duración de los
impulsos de excitación y control eléctricos en el SOA 82. La
presencia del acoplador 142 dará lugar a un incremento en la
pérdida óptica dentro del sistema de interrogación 140. La magnitud
de la pérdida (a través del puerto A) se determina por la relación
de acoplamiento (50:50, 60:40, etc.) del acoplador seleccionado. La
selección de una relación de acoplamiento menor provocará una menor
pérdida, pero proporcionará un nivel menor de la señal óptica en el
aparato 86 de evaluación de la longitud de onda. No obstante, la
ganancia incrementada dentro del sistema de interrogación 140
generada por la utilización de un CFBG 144 de alta reflectividad, y
el ruido de fuera de banda menor experimentado por el SOA 82, podrá
utilizarse para el desplazamiento de la pérdida originada por el
acoplador 142.
Cuando el sistema de interrogación 140 está
acoplado a la fibra 94 que contiene un conjunto de redes G a
interrogar, forman conjuntamente un sistema 146 sensor de redes de
guías de onda ópticas, de acuerdo con una vigésimo segunda
realización de la invención.
En la figura 15 se muestra un sistema de
interrogación de redes de guías de onda ópticas, de acuerdo con una
vigésimo tercera realización de la invención. Esta realización es
substancialmente la misma que la realización anterior, con las
siguientes modificaciones. Se mantienen los mismos numerales de
referencia para las características correspondientes.
En este ejemplo, el acoplador 142 está
posicionado en el otro lado del SOA 82, estando acoplado por medio
de los puertos A y B, entre el SOA 82 y la fibra adicional 112. Como
resultado de ello, el aparato de evaluación de la longitud de onda
86 recibe los impulsos ópticos reflejados directamente desde las
redes que estén siendo interrogadas, sin que los impulsos pasen
primeramente a través del SOA 82. Esto significa que los impulsos
ópticos reflejados recibidos por el aparato de evaluación de la
longitud de onda 86 no contienen ningún ruido de fuera de la banda
del SOA 82. La relación de señal/ruido de los impulsos ópticos
transmitidos al aparato 86 de evaluación de la longitud de onda
queda por tanto mejorada.
Cuando el sistema de interrogación 150 está
acoplado a la fibra óptica 94 que contiene un conjunto de redes a
interrogar, forman conjuntamente un sistema 152 sensor de redes de
guías de onda ópticas, de acuerdo con una vigésimo cuarta
realización de la invención.
La figura 16 muestra un sistema de interrogación
óptica de guías de onda ópticas 160, de acuerdo con una vigésimo
quinta realización de la invención, la cual es substancialmente la
misma que el sistema de interrogación 140 mostrado en la figura 14,
con la siguiente modificación. Se mantienen los mismos numerales de
referencia para las características siguientes.
No toda la duración del impulso de excitación
eléctrico incrementada requerido por el sistema de interrogación
140 (figura 14), debido a la presencia del acoplador 142, contribuye
a la amplificación de la señal óptica reflejada de reciclado. La
parte inicial del impulso de excitación eléctrico provocará una
señal óptica reflejada que llegará desde una red que esté siendo
interrogada para ser amplificada, conforme pase a través del SOA 82
abierto. La parte de cola del impulso de excitación eléctrico
provocará que el impulso óptico re-reflejado,
retornado desde el CFBG 144, sea amplificado conforme pase de
retorno a través del SOA 82 hacia las redes G. La parte central
del impulso de excitación eléctrico no sirve para nada útil, porque
durante esta parte del impulso de excitación eléctrico, el impulso
óptico reflejado se propagará entre el SOA 82 y el CFBG 144. En
consecuencia, cualquier señal de excitación eléctrica aplicada al
SOA 82 en este instante, generará un ruido no deseable. El
resultado es que los impulsos de excitación eléctricos ampliados
sirven solamente para reducir la eficiencia eléctrica del SOA 82, y
para degradar la relación de señal/ruido del sistema de
interrogación 140.
Estas ineficiencias pueden solucionarse por la
utilización de un flujo de pares de impulsos de excitación
eléctricos, tal como se muestra en la figura 16, en la inserción
(a). La longitud del recorrido total entre el SOA 82 y el CFBG 144,
a través del acoplador, llegará a ser menos crítica (en este ejemplo
precisaría típicamente un par de metros).
La duración de cada impulso de excitación
eléctrico se configura para que sea más corta que el doble del
tiempo requerido para que un impulso óptico se propague entre las
redes G más adyacentes dentro del conjunto de redes a interrogar,
según lo descrito anteriormente. El periodo de repetición total
(T_{T}) para un ciclo completo de pares de impulsos es igual al
doble del tiempo requerido para que un impulso óptico reflejado se
propague desde la red bajo interrogación al CFBG 144, tal como se
ha descrito anteriormente. El periodo (T_{R}) entre los dos
impulsos dentro de cada par se configura para que sea igual al
tiempo requerido para que un impulso óptico reflejado se propague
desde el SOA 82 al CFBG 144, y de retorno al SOA 82.
En consecuencia, en lugar de tener un único
impulso de excitación eléctrico ancho, en donde la zona central no
tiene un fin útil, se elimina la zona central, dejando dos impulsos
cortos eléctricos de excitación. El primer impulso de excitación
eléctrico en cada par sirve para conmutar el SOA 82 y activarlo,
conforme un impulso óptico reflejado llega desde una red que está
siendo interrogada, transmitiendo y amplificando por tanto el
impulso óptico reflejado. El segundo impulso de excitación eléctrico
actúa para activar el SOA 82 de nuevo conforme el impulso óptico
re-reflejado llega de vuelta desde el CFBG 144,
transmitiendo por tanto (y amplificando) el impulso óptico de
retorno a la red que esté siendo interrogada.
El acoplamiento del sistema de interrogación 160
a la fibra óptica 94 que contiene un conjunto de redes G a
interrogar, forma un sistema sensor 162 de redes de guías de onda
ópticas, de acuerdo con una vigésimo sexta realización de la
invención.
El sistema de interrogación de redes de guías de
onda ópticas 170, de acuerdo con una vigésimo séptima realización
de la invención se muestra en la figura 17. Este sistema de
interrogación 170 es substancialmente el mismo que el sistema de
interrogación 160 mostrado en la figura 16, con las siguientes
modificaciones. Se mantienen los mismos numerales de referencia
para las características correspondientes.
Cuando las redes se muestran en las
realizaciones previas en una posición en particular dentro de un
conjunto de redes a interrogar, es posible realmente posicionar un
grupo de redes 172, en donde cada red dentro del grupo operando
dentro de una ventana de longitudes de onda diferentes. El sistema
de interrogación 170 de esta realización tiene por objeto la
interrogación de dicho conjunto de redes. Puesto que la longitud de
onda resonante de cada red dentro de un grupo 172 está situada
dentro de una ventana de longitudes de onda diferentes, cada red
opera por tanto dentro de un canal óptico diferente. Por ejemplo,
cada grupo 172 puede contener siete FBG, en donde las longitudes
de onda resonantes adecuadas dentro de la banda C serán de 1530 nm,
1535 nm, 1540 nm, 1545 nm, 1550 nm, 1555 nm y 1560 nm, haciendo que
cada canal óptico tenga un ancho de 5 nm. En este ejemplo, las
redes tienen cada una longitud de 2,5 mm, un ancho de banda de 0,2
nm, y una pérdida de transmisión del 4%. Las redes dentro de cada
grupo 172 se precisan que sean separadas por una distancia que será
más corta que la distancia de propagación cubierta por una señal
óptica durante la mitad de un impulso de excitación eléctrico, y
que en este ejemplo están separadas por
10 cm.
10 cm.
Cada grupo 172 contiene el mismo número de
redes, del mismo conjunto de longitudes de onda resonantes. Las
redes equivalentes en los grupos adyacentes 172 están separadas por
1 m, por ejemplo, y la red de 1540 nm dentro de un grupo está
separada de la red de 1540 nm en el grupo o grupos adyacentes por 1
m.
El resultado de tener las redes a interrogar
dispuestas en tales grupos 172, es que durante la operación, para
cada impulso óptico de ancho de banda amplio generado por el SOA 82,
múltiples impulsos ópticos reflejados (las reflexiones de cada red
dentro de un grupo 172) llegarán de retorno al SOA 82,
aproximadamente al mismo tiempo. En consecuencia, el primer impulso
de excitación eléctrico en cada par aplicado al SOA 82, provocará
que el SOA 82 transmita todos los impulsos ópticos reflejados
correspondientes a un grupo en particular de las redes 172.
Con el fin de separar los múltiples impulsos
ópticos reflejados transmitidos por el SOA 82, el reflector óptico
CFBG 144 de la realización anterior es reemplazado por una serie de
reflectores ópticos, en la forma de un conjunto (solo se muestran
los dos primeros en la figura 17 en aras de la claridad) de los FBG
174, 176. Cada FBG 174, 176 refleja las longitudes de onda en un
rango espectral distinto, en donde cada rango espectral corresponde
a una ventana de longitudes de onda cubierta por uno de los canales
ópticos en donde operan las redes a interrogar. En este ejemplo, el
ancho de banda de cada uno de los reflectores FBG 174, 176, y por
tanto el canal óptico, es de 5 nm.
Cada reflector FBG 174, 176 está posicionado a
una distancia distinta del SOA 82. En este ejemplo, los reflectores
FBG adyacentes 174, 176 están separados por 1 m. Como resultado de
ello, el tiempo de vuelo de un impulso óptico reflejado desde el
SOA 82 hasta su respectivo reflector FBG 174, 176 y de retorno al
SOA 82 será dependiente de cual sea la red dentro del grupo 172 en
que se reflejó el impulso óptico.
En consecuencia, al igual que antes, el ajuste
del periodo T_{R} entre los impulsos de excitación eléctricos
dentro de un par y el periodo T_{T} entre los pares de impulsos,
permitirá que una red en particular, dentro de un grupo 172 en
particular, sea seleccionada para la interrogación.
Mediante el acoplamiento del sistema de
interrogación 170 a la fibra 94 que contiene los grupos 172 de redes
a interrogar, se formará el sistema sensor de redes de guías de
onda ópticas 178, de acuerdo con una vigésimo octava realización de
la invención.
Durante la operación, el segundo impulso de
excitación eléctrico en el primer par provocará que el SOA 82
genere un impulso óptico, el cual se propagará hacia las redes a
interrogar. Una parte del impulso óptico será reflejada por cada
red, dando lugar a una serie de impulsos ópticos reflejados,
teniendo cada uno una longitud de onda de pico correspondiente a su
red respectiva. Las señales ópticas reflejadas de las redes dentro
de un grupo en particular 172, llegarán de vuelta al SOA 82
aproximadamente al mismo tiempo, correspondiente a la aplicación
del primer impulso de excitación eléctrico en el siguiente par de
impulsos de excitación eléctricos del SOA 82. Este grupo de señales
óptica reflejadas se transmitirán por tanto y se amplificarán por el
SOA 82, desde donde continuarán hacia delante hasta la red de los
reflectores FBG 174, 176.
Puesto que cada reflector FBG 174, 176 cubre un
canal óptico diferente, cada una de las señales ópticas reflejadas
serán re-reflejadas desde un reflector FBG distinto
174, 176. Las señales ópticas re-reflejadas se
propagarán por tanto hacia atrás hacia el SOA 82 separadas en el
tiempo y en el espacio. Solo uno de los impulsos ópticos
re-reflejados llegará al SOA 82 mientras que el SOA
82 esté activado por el segundo impulso de excitación eléctrico en
el segundo par de impulsos de excitación y control. Todas las demás
señales ópticas re-reflejadas llegarán al SOA 82
mientras que esté desactivado, y por tanto siendo bloqueadas para
poder ejecutar un ciclado adicional dentro del sistema sensor
178.
El impulso óptico seleccionado se transmitirá y
se amplificará por el SOA 82, propagándose una vez de nuevo hacia
las redes de difracción, en donde de nuevo será reflejado por la
red seleccionada para la interrogación, y repitiéndose el
ciclo.
Aunque ambos impulsos de excitación eléctricos
en un par provocan la generación de un impulso óptico, debido a la
naturaleza de ciclado del sistema, solo un grupo 172 de las redes
será capaz de llevar a cabo la amplificación cíclica y alcanzar un
valor de pico. En consecuencia, cualquier interferencia en potencia
de otros grupos de redes podrá ser despreciada.
El sistema de interrogación 170 y el sistema
sensor 178 proporcionan las ventajas siguientes. Solo una señal
óptica reflejada se presentará al aparato 86 de evaluación de la
longitud de onda. Esto incrementa el rango de posibles técnicas de
evaluación de la longitud de onda que puedan utilizarse. En
particular, permite el uso de un aparato de evaluación de la
longitud de onda transparente de funciones repetidas que sea capaz
de operar a través de un rango de ventanas de longitudes de onda.
Por ejemplo, el filtro óptico antes descrito, que tiene una función
de transmisión dependiente de la longitud de onda, puede ser
reemplazado por un filtro Fabry-Perot o bien un
filtro de pendiente escalonada, pudiendo fabricarse ambos en una
fibra óptica para reducir la pérdida óptica.
Además de ello, puesto que solo se soporta un
impulso óptico reflejado por el sistema sensor en cualquier
instante, toda la potencia de amplificación óptica del SOA 82 puede
concentrarse en este único impulso óptico. La potencia óptica del
SOA 82 no tiene que ser compartida entre varias señales ópticas
reflejadas, y no existe por tanto la posibilidad de inestabilidad
de la potencia o conflicto de la potencia entre los canales
ópticos.
La figura 18 muestra un sistema 180 de
interrogación de redes de guías ópticas de acuerdo con la vigésimo
novena realización de la invención. El sistema de interrogación 180
es substancialmente el mismo que el sistema de interrogación 170 de
la figura 17, con la siguiente modificación. Se mantienen los mismos
numerales de referencia para las características siguientes.
En esta realización, los impulsos ópticos se
generan por una fuente óptica de impulsos 182, estando restringido
el SOA 82 para actuar como un dispositivo óptico bidireccional de
amplificación y conmutación. Con el fin de evitar la necesidad de
complicadas configuraciones de sincronización para hacer que la
puerta SOA 82 acople selectivamente los impulsos ópticos a partir
de la fuente óptica por impulsos 182 en la fibra óptica 94, la
fuente óptica de impulsos está acoplada a través del acoplador de
fibra 184 a la fibra óptica 94 a través del SOA 82, y la longitud
adicional de la fibra 112.
Mediante el acoplamiento del sistema de
interrogación 180 a una fibra óptica 94 que contenga un conjunto de
grupos 172 de redes a interrogar, se forma el sistema sensor de
redes ópticas 186, de acuerdo con la trigésima realización de la
invención.
En la figura 19 se muestra un sistema de
interrogación de guías de onda ópticas, de acuerdo con una trigésima
primera realización de la invención. Este sistema de interrogación
190 es substancialmente el mismo que el sistema de interrogación
170 que se muestra en la figura 17, con la modificación siguiente.
Se mantienen los mismos numerales de referencia para las
características siguientes.
En este ejemplo, el acoplador 142 y el aparato
86 de evaluación de la longitud de onda se desplazan al lado del
conjunto de redes del SOA 82. Tal como se ha descrito antes en
relación con la figura 17, solo uno de los impulsos ópticos
reflejados desde los reflectores FBG 174, 176 retornarán al SOA 82
mientras que el SOA 82 esté activado. Todas las demás señales
ópticas re-reflejadas llegarán al SOA 82 mientras
que esté desactivado, y por tanto serán bloqueadas en la
transmisión adicional. La localización del aparato de evaluación
de la longitud de onda 86 en este lado del SOA 82 tiene por tanto
la ventaja de incrementar la selectividad de la señal óptica
reflejada deseada, y pudiendo eliminar las demás longitudes de onda
de la señal óptica presentada al aparato 86 de evaluación de la
longitud de onda.
El acoplamiento del sistema de interrogación 190
a la fibra 94 conteniendo un conjunto de redes a interrogar forma
un sistema 192 sensor de redes de guías de onda ópticas, de acuerdo
con una trigésimo segunda realización de la invención.
En la figura 20 se muestra un sistema sensor de
redes de guías de onda ópticas 200 de acuerdo con la trigésimo
tercera realización de la invención. El sistema sensor 200 hace uso
del sistema de interrogación de redes de guías de onda ópticas 170,
tal como se muestra en la figura 17, aunque el sistema 180 de
interrogación de redes de guías de onda ópticas 180 tal como se
muestra en la figura 18 o 190, tal como se muestra en la figura 19
puede utilizarse alternativamente.
En este ejemplo, el sistema sensor 200 comprende
también dos fibras 202, 204, que contienen conjuntos de redes
sensoras 206, 208, respectivamente. La fibras 202, 204 están
acopladas al sistema de interrogación 170 por medio de un
multiplexor-demultiplexor
(MUX-DEMUX) 210. Durante la operación, el
MUX-DEMUX 210 demultiplexa una señal óptica
combinada, que contiene muchos canales ópticos presentados en el
puerto único 212 en un lado en una pluralidad de señales ópticas
(una por cada canal óptico). Cada una de las señales ópticas
demultiplexadas salen a través de distintos puertos de salida en el
lado opuesto del MUX-DEMUX. Cada puerto de salida
soporta un canal óptico distinto. El MUX-DEMUX 210
opera también al revés para multiplexar una pluralidad de señales
ópticas en una única señal óptica combinada. En este ejemplo, se
utilizan únicamente dos de los puertos de salida 214, 216, puesto
que existen en uso solo dos canales ópticos.
Cada una de las redes 206, 208 dentro de un
conjunto tiene la misma longitud de onda resonante, es decir, todas
las redes 206, 208 dentro de un conjunto operan dentro del mismo
canal óptico. El canal óptico en el cual las redes 206, 208 en una
fibra en particular 202, 204 operan, corresponden al canal óptico
soportado por el puerto de salida 214, 216 del
MUX-DEMUX 210 al cual está acoplada la fibra 202,
204.
Tal como se ha descrito antes, el sistema de
interrogación 170 es operativo para distintas redes tanto
espacialmente como por el canal de la longitud de onda. Es posible
por tanto el interrogar individualmente cualquiera de las redes
206, 208 dentro de las dos fibras 202, 204.
Aunque se muestran solo dos fibras 202, 204 que
contienen conjuntos de redes 206, 208 a interrogar, conectadas a
los puertos de salida del MUX-DEMUX 210, se
observará que pueden proporcionarse un numero mayor de fibras, y
por tanto conjuntos de redes.
El número de distintos conjuntos de redes que
puede estar soportado está limitado solo por el número de canales
de longitudes de onda que puedan ser interrogados por el
interrogador 170, y por la configuración del
MUX-DEMUX 210.
El uso del WDM MUX-DEMUX 210
para acoplar los múltiples conjuntos de redes 206, 208 a un único
interrogador 170 reduce la pérdida óptica presente dentro del
sistema sensor 200, en comparación con la utilización de un
acoplador (tal como se muestra en la figura 5). La posibilidad de
tener un gran número de conjuntos de redes dentro de un único
sistema sensor 200 es una ventaja en la detección de aplicaciones en
donde las medidas tienen que realizarse en localizaciones separadas
relativamente amplias.
Las realizaciones descritas proporcionan varia
ventajas, tal como se expone a continuación. Utilizando el SOA
simultáneamente como una fuente de banda ancha, y unos medios
ópticos combinados de puertas y amplificación, los sistemas de
interrogación pueden estar construidos con un único componente
óptico activo, o un componente activo por cada conjunto
independiente de redes a interrogar. Esto reduce la dimensión global
y el costo de los sistemas de interrogación, y proporciona una
eficiencia mejorada y fiabilidad, en comparación con muchos
sistemas conocidos existentes. En los sistemas sensores de guías de
onda ópticas, que utilizan un sistema de interrogación basado en el
multiplexado por división en el tiempo, todas las redes pueden ser
idénticas, lo cual simplifica ambos procedimientos de fabricación
e instalación.
La provisión de una longitud adicional de fibra
óptica entre el SOA y un conjunto de redes a interrogar, habilita
el SOA para estar controlado por un flujo continuo de impulsos
eléctricos, y cuando el SOA forme parte de la fuente de impulsos
ópticos, permitirá que los conjuntos de redes sean interrogadas
utilizando un flujo continuo de impulsos eléctricos. Esto da lugar
en los sistemas de interrogación a una eficiencia mejorada, en
comparación con un sistema básico de interrogación basado en el
sistema TDM conocido.
La incorporación de uno o más reflectores de
retorno FBG en los sistemas de interrogación, y permitiendo que
efectúe el ciclado los impulsos ópticos en los sistemas sensores,
proporciona varias ventajas. Las redes de baja reflectividad pueden
utilizarse dentro de los conjuntos de las redes sensoras. Estas son
más económicas de fabricar, sufriendo menos interferencias de 3
reflexiones y permiten la utilización de un número mayor de redes
dentro de un conjunto, antes de que los niveles de potencia caigan a
unos niveles inaceptables con respecto a las redes de alta
reflectividad. El ciclado de los impulsos ópticos significa también
que se consiguen relaciones más altas de señal/ruido (SNR), porque
la potencia del SOA se concentra en la longitud de onda de ciclado
dominante, provocando que se reduzca el ruido ASE de banda ancha
generado por el SOA. Los impulsos de ciclado son también más
tolerantes a tiempos de respuesta más pequeños eléctricos y ópticos
(para un factor SNR dado) de lo que se esperaría de impulsos sin
ciclado. Esto significa que las redes dentro de un conjunto puedan
tener una separación menor entre las mismas que con respecto a lo
posible cuando se utilizan impulsos sin ciclado.
Mediante el uso de impulsos de excitación
eléctricos, el SNR de un sistema de interrogación y sistema sensor
puede ser incrementado todavía más, y la eficiencia eléctrica queda
mejorada. Además de ello, el ajuste de la sincronización de tiempos
de los impulsos de excitación eléctricos permite la selección activa
de cuales serán las señales ópticas, y por tanto la red a
interrogar, mediante la selección de cual es el reflector de
retorno FBG de la distancia correcta desde el SOA, para permitir que
las señales re-reflejadas sean retransmitidas por el
SOA.
El uso de múltiples reflectores de retorno
habilita a que los sistemas de interrogación utilicen ambos
sistemas WDM y TDM. Pueden utilizarse para reducir más la
separación entre las redes a interrogar, para incrementar por
tanto el numero total de redes dentro de un sistema sensor de redes
de guías de onda ópticas, o bien permitir que un sistema sensor
pueda incorporar múltiples conjuntos independientes de redes
sensoras.
Cuando el sistema de interrogación utiliza ambos
sistemas TDM y WDM, el sistema de interrogación es capaz de dar
salida a una única señal óptima a un mismo tiempo, lo cual permite
el uso de un rango mayor de técnicas de interrogación de la
longitud de onda en el aparato de evaluación de la longitud de
onda.
Pueden realizarse varias modificaciones en las
realizaciones descritas sin desviarse del alcance de la invención.
Por ejemplo, las tres fuentes de impulsos ópticos de amplio ancho de
banda distintas, es decir la fuente óptica de amplio ancho de banda
de onda continua (CW) más el SOA, el SOA en sí mismo, y la fuente
óptica por impulsos, pueden utilizarse en forma intercambiable. El
SLD descrito puede ser reemplazado por cualquier otra fuente óptica
de amplio ancho de banda CW adecuada. Tal como observará cualquier
técnico especializado, la selección de la fuente óptica al menos
dependerá del rango de la longitud de onda de la red a interrogar,
puesto que la fuente óptica tiene que ser operativa para generar
una señal óptica incluyendo dichas longitudes de onda.
El conjunto de redes a interrogar puede incluir
un numero distinto de redes, y puede tener longitudes de onda
resonantes distintas a las descritas. Las redes dentro de un
conjunto pueden estar también separadas por una distancia distinta
a la descrita. Cada sistema de interrogación puede ser utilizado
para interrogar a más de un conjunto de redes, tal como se muestra
en la figura 5, y por tanto cada sistema sensor puede incluir más
de un conjunto de redes. Al describir redes Bragg de fibra pueden
utilizarse alternativamente redes Bragg planas, y las redes Bragg
pueden ser reemplazadas por otros tipos de redes de guías de onda
ópticas. Tal como apreciará un técnico especializado, si se
utilizan las redes de guías de onda ópticas planas, las fibras
ópticas descritas serían reemplazadas por guías de onda ópticas
planas. Esto permitiría que el sistema de interrogación completo
pudiera fabricarse como un circuito híbrido de ondas luminosas que
incorporara el SOA, sistemas electrónicos de excitación y
dispositivos ópticos tales como los filtros ópticos y reflectores de
retorno, así como acopladores ópticos y circuladores.
Los SOA descritos pueden ser reemplazados por
otros medios de amplificación y conmutación ópticos bidireccionales,
capaces de una operación con impulsos.
El aparato de evaluación de la longitud de onda
descrito, es decir, el ondámetro y el filtro óptico más el
fotodetector, pueden ser utilizados en forma intercambiable. El
filtro óptico que tenga una función de transmisión dependiente de
la longitud de onda puede ser un dispositivo voluminoso óptico, o
puede ser un dispositivo de redes de guías de onda ópticas, tal
como la red Bragg inclinada (tal como se describe en nuestra
solicitud pendiente del Reino Unido GB 0013411.4 y la solicitud
PCT/GB01/02422).
Los filtros ópticos provistos dentro o siguiendo
las fuentes de impulsos ópticos pueden tener un perfil de
transmisión espectral diferente al descrito. De forma similar, los
filtros ópticos provistos frente al aparato de evaluación de la
longitud de onda pueden tener un perfil de transmisión espectral
distinto al descrito. Los reflectores de retorno CFBG descritos
pueden tener unos perfiles espectrales distintos con respecto los
descritos, y pueden ser reemplazados por reflectores ópticos
distintos, en particular redes de fibra óptica distintas o
distintas redes de guías de onda ópticas planas distintas. Al
utilizar más de un reflector de retorno, podrán usarse un numero
distinto de reflectores de retorno con respecto a los descritos, y
pudiendo tener una separación distinta entre los reflectores de
retorno adyacentes.
Claims (15)
1. Un sistema de interrogación de redes de guías
de onda ópticas (10, 40, 80, 130, 14, 170) que comprende:
una fuente óptica operable para generar impulsos
ópticos (12 y 14, 42, 82) para acoplar a una guía de onda óptica
(16, 94), conteniendo una o mas redes de difracción (24,
G_{1-n}) a interrogar; un aparato de evaluación
de la longitud de onda (18, 86);
y medios ópticos bidireccionales de
amplificación y conmutación (14, 82) para ser acoplados ópticamente
a la guía de onda;
el aparato de evaluación de la longitud de onda
acoplado ópticamente a los medios ópticos de amplificación y
conmutación, y siendo operable para evaluar la longitud de onda de
un impulso óptico retornado transmitido por los medios ópticos de
amplificación y conmutación.
caracterizado porque los medios ópticos
bidireccionales de amplificación y conmutación (14, 82) es un único
dispositivo óptico, y que es operable para transmitir selectivamente
un impulso óptico retornado desde una red bajo interrogación, y
simultáneamente amplificar ópticamente una señal óptica transmitida
a su través.
2. Un sistema de interrogación de una red de
guías de onda ópticas, según la reivindicación 1, en donde los
medios ópticos bidireccionales de amplificación y conmutación es un
dispositivo de amplificación óptica, tal como un amplificador
óptico de semiconductores (14, 82), capaz de una operación
conmutada; cuando se activan, los medios ópticos de amplificación y
conmutación transmiten y amplifican una señal óptica, y cuando se
desactivan, se impide la transmisión y amplificación de las señales
ópticas.
3. Un sistema de interrogación de redes de guías
de onda ópticas, según las reivindicaciones 1 ó 2, en donde el
sistema de interrogación comprende además un aparato de excitación y
control (22, 84) para los medios ópticos bidireccionales de
amplificación y conmutación, siendo el aparato de excitación y
control operable para generar impulsos de control eléctricos de
frecuencia variable, y provocar que los medios de amplificación y
conmutación se activen y se desactiven.
4. Un sistema de interrogación de redes de
difracción de guías de onda ópticas, según cualquier reivindicación
anterior, en donde la fuente óptica comprende los medios ópticos
bidireccionales de amplificación y conmutación (82), en los que
cuando los medios ópticos de amplificación y conmutación se activan,
se genera simultáneamente una señal óptica, en la forma de una
emisión simultánea amplificada, y que conmuta la señal óptica a un
impulso
óptico.
óptico.
5. Un sistema de interrogación de redes de guías
de onda ópticas, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en
donde la fuente óptica comprende una fuente óptica de onda continua,
operable para generar una señal óptica de onda continua, tal como
un diodo óptico (12) super-luminiscente, acoplado a
los medios ópticos bidireccionales de amplificación y conmutación,
en donde conforme los medios ópticos de amplificación y conmutación
(14) se activan y se desactivan, se conmuta la señal óptica de onda
continua en impulsos ópticos.
6. Un sistema de interrogación de redes de guías
de onda ópticas, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en
donde la fuente óptica comprende una fuente óptica de impulsos (42)
operable para generar impulsos ópticos.
7. Un sistema de interrogación de redes de guías
de onda ópticas, según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, en donde el aparato de evaluación de la longitud de onda
comprende un ondámetro (18), un analizador de espectros ópticos o
un elemento de filtro óptico, teniendo un filtro de una respuesta
dependiente de la longitud de onda (88), seguido por unos medios de
detección óptica, tal como un fotodetector (90); en donde el
tiempo de vuelo de la señal óptica identifica cual es la red en
donde fue retornada desde el ondámetro, un analizador de espectros
ópticos o filtro óptico y medios de detección óptica de medición de
la longitud de onda y la señal óptica.
8. Un sistema de interrogación de redes de guías
de onda ópticas, según cualquier reivindicación anterior, en donde
el sistema de interrogación comprende además una sección de guía de
onda óptica (32, 112) acoplada entre unos medios ópticos
bidireccionales de amplificación y conmutación, y su correspondiente
guía de onda óptica que contiene las redes a interrogar.
9. Un sistema de interrogación de redes de guías
de onda, según cualquiera de la reivindicaciones anteriores, en el
que el sistema de interrogación comprende además un reflector óptico
(132, 144) provisto después de los medios ópticos bidireccionales
de amplificación y conmutación, en donde el perfil espectral en la
reflexión del reflector óptico cubre el mismo rango espectral que
el ocupado por la red o redes de guías de onda ópticas a
interrogar, y en donde el reflector está situado en forma
suficientemente cercana a los medios de amplificación y control
ópticos, para asegurar que el tiempo que precisa una señal óptica
para propagarse desde los medios ópticos de amplificación y
conmutación hasta el reflector y de retorno hacia los medios ópticos
de amplificación y conmutación, es más corto que la duración del
impulso de excitación de conmutación de activación de los medios
ópticos de amplificación y conmutación.
10. Un sistema de interrogación de redes de
guías de onda ópticas, según la reivindicación 9, en donde una
serie de reflectores ópticos (174, 176) se proporcionan después de
los medios ópticos bidireccionales de amplificación y conmutación,
estando cada reflector situado a una distancia distinta de los
medios ópticos de amplificación y control, en donde el reflector
más distante está situado lo suficientemente cercano a los medios
ópticos de amplificación y conmutación, para asegurar que el tiempo
que precisa una señal óptica para propagarse desde los medios
ópticos de amplificación y conmutación hasta el reflector más
distante y de retorno a los medios ópticos de amplificación y
conmutación sea más corto que la duración de del impulso de
excitación eléctrico de activación de conmutación de los medios
ópticos de amplificación y conmutación.
11. Un sistema de interrogación de redes de
guías de onda ópticas, según la reivindicación 10, en donde el
perfil espectral en la reflexión de cada reflector óptico cubre un
rango espectral diferente.
12. Un sistema sensor de redes de guías de onda
ópticas (26, 44, 96, 136, 146, 178) que comprende:
una guía de onda óptica (16, 94) que incluye una
sección de detección en la cual se proporciona un conjunto separado
de redes de guías de onda ópticas (24,
G_{1-n});
estando acoplada la guía de onda óptica a un
sistema de interrogación de redes de guías de onda ópticas (10, 40,
80, 130, 170), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
13. Un sistema sensor de redes de guías de onda
ópticas según la reivindicación 12, en donde la longitud de onda
resonante de cada red dentro del conjunto está situada dentro de la
misma ventana de longitudes de onda, operando por tanto todas las
redes dentro de un único canal óptico.
14. Un sistema sensor de redes de guías de onda
ópticas según la reivindicación 12, en el que las redes dentro del
conjunto están dispuestas en grupos, en donde cada grupo contiene un
conjunto substancialmente idéntico de redes, en que la longitud de
onda resonante de cada red dentro de un grupo situado dentro de una
ventaja de longitudes de onda distintas, y operando por tanto
dentro de un canal óptico distinto, de forma tal que el tiempo de
vuelo de un impulso óptico retornado pueda identificar el grupo al
cual pertenece la red que esté siendo interrogada.
15. Un sistema sensor de redes de guías de onda
ópticas según una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en
donde el sistema sensor comprende una pluralidad de guías de onda
ópticas (16, 56), conteniendo cada una un conjunto espaciado de
redes de guías de onda ópticas, estando cada guía de onda acoplada a
unos medios respectivos ópticos bidireccionales de amplificación y
conmutación.
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