PT104875A

PT104875A - Método para a determinação da ocorrência do efeito de fusível em redes ópticas e monitor correspondente

Info

Publication number: PT104875A
Application number: PT10487509A
Authority: PT
Inventors: Paulo Sergio De Brito Andre; Ana Maria Rocha; Paulo Fernando Da Costa Antunes; Andre Filipe Moreira Martins
Original assignee: Univ Aveiro; Inst De Telecomunicacoes
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2011-06-14
Also published as: PT104875B; WO2011071405A1

Abstract

O PRESENTE INVENTO DIZ RESPEITO A UM MÉTODO PARA A DETERMINAÇÃO DA OCORRÊNCIA DO EFEITO DE FUSÍVEL EM REDES ÓPTICAS PARA IDENTIFICAR UNIVOCAMENTE A PRESENÇA DO EFEITO DE FUSÍVEL E PROVIDENCIAR SINAIS DE ALERTA QUE DESPOLETEM ACÇÕES PARA A SUA MITIGAÇÃO. É ESSENCIALMENTE CARACTERIZADO POR UTILIZAR PELO MENOS UMA REDE DE DIFRACÇÃO ESCRITA EM FIBRAS ÓPTICAS COMO SENSORES DE TEMPERATURA, COLOCADAS EM CONTACTO EXTERNO EM PONTOS DA FIBRA ÓPTICA A MONITORIZAR. COMPREENDER A SEGUINTE SEQUÊNCIA:- VERIFICAÇÃO DA MEIA LARGURA A MEIA ALTURA DO IMPULSO MEDIDO NA REDE DE DIFRACÇÃO E A COMPARAÇÃO COM UM INTERVALO EXPECTÁVEL COM OS VALORES DADOS PELA EXPRESSÃO T2 = L/(2V) SENDO T2 A MEIA LARGURA A MEIA ALTURA, L O COMPRIMENTO DA REDE DE DIFRACÇÃO E V A VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DA ONDA TÉRMICA, OU CASO L/(2V) < 20 F A EXPRESSÃO T2<20/F ONDE F É A TAXA DE AMOSTRAGEM DO SISTEMA DE INTERROGAÇÃO;- COMPARAÇÃO DO INTERVALO TEMPORAL DE IMPULSOS NO CASO DE DUAS REDES DE DIFRACÇÃO ESCRITAS COM O VALOR DADO PELA EXPRESSÃO ¿T = V/D SENDO V A VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DA ONDA TÉRMICA E D O ESPAÇAMENTO ESPACIAL ENTRA AS DUAS REDES - CASO SE CONFIRME UNIVOCAMENTE A PRESENÇA DE UMA ONDA TÉRMICA, PROVIDENCIAR SINAIS DE ALARME PARA ACTIVAR OS PROCESSOS DE MITIGAÇÃO/CONTENÇÃO, NOMEADAMENTE, DO ALARME APS (AUTOMATIC POWER SHUTDOWN) DOS EMISSORES DAS REDES ÓPTICAS.O INVENTO REFERE-SE AINDA A UM MONITOR PARA LEVAR A CABO O REFERIDO MÉTODO.

Description

-8- o valor medido se enquadre dentro do intervalo expectável (14) é verificada a meia largura a meia altura do impulso medido na segunda rede de difracção (15) e a sua comparação com o intervalo expectável (16), dado pela expressão 2 ou expressão 3. Caso o valor medido se enquadre dentro do intervalo expectável para a meia largura a meia altura dos impulsos (17) é verificado o intervalo temporal expectável para o tempo entre impulsos (18) e a sua comparação com valor dado pela expressão 1.

Caso se confirme univocamente a presença da onda térmica, determinada pelo passo (19), são tomadas medidas de mitigação/contenção (20) que passam pela desactivação das fontes ópticas, nomeadamente, a activação da entrada de alarme APS (automatic power shutdown) dos emissores das redes ópticas. A implementação pode ser realizada utilizando duas redes de difracção (21) e (22) gravadas sobre a mesma fibra óptica com comprimentos de onda de Bragg diferentes, de acordo com a figura 4. Nesta implementação, o acoplador de potência (6) é dispensado. A determinação da presença do efeito de fusível é realizada recorrendo ao esquema da figura 3.

Configuração simples

Esta implementação utiliza uma única rede de difracção (23) para determinar a presença do efeito de fusível, de acordo com o esquema da figura 5. -9- A identificação da onda térmica deslizante requer a verificação, recorrendo à expressão 2 ou expressão 3, da conformidade dos dados recolhidos para a meia largura a meia altura do impulso, para o intervalo de valores de velocidade típicos.

Como decorre da figura 6, onde é ilustrado o procedimento de identificação unívoca da presença do efeito de fusível, é iniciado com a verificação da meia largura a meia altura do impulso medido na rede de difracção (24) e a sua comparação com o intervalo expectável (25), dado pela expressão 2 ou expressão 3. Caso o valor medido se enquadre dentro do intervalo expectável (26) são tomadas medidas de mitigação/contenção (27) que passam pela desactivação das fontes ópticas, nomeadamente, a activação da entrada de alarme APS (automatic power shutdown) dos emissores das redes ópticas.

Forma preferencial de implementação A implementação preferencial do sistema descrito na figura 1, pode ser realizada recorrendo a fibras ópticas monomodo (SMF28), com uma distância entre redes de difracção (d) de 2 m. A implementação das redes de difracção, também, escritas em fibras SMF 28, é realizada com um comprimento de 0,003 m. A determinação dos sinais foi realizada recorrendo a um sistema de interrogação com uma taxa de amostragem de 200 Hz. -10- A resposta medida pelas redes de difracção da temperatura resultante pela passagem na onda térmica no ponto de monitoria, pode ser visualizada na figura 7. Nessa figura, mostra-se a resposta obtida quando no sistema se propaga uma onda de fusão gerada por um sinal óptico originado por uma potência de 2,5 W. O momento em que ocorre o valor máximo de temperatura corresponde à passagem da onda térmica pela posição espacial de cada uma das redes de difracção, designadas por (3) e (4) . A onda térmica deslizante provoca um aumento de temperatura local idêntico ao perfil térmico caracteristico da onda de fusão [7].

Neste caso, a meia largura a meia altura de cada impulso (28) e (29) é de 0,04 s e a diferença temporal (30) entre cada impulso é de 4,54 s, de onde resulta uma velocidade de 0,44 m/s. A implementação preferencial do sistema descrito na figura 4, pode ser realizado recorrendo a fibra óptica monomodo (SMF28). A implementação da rede de difracção, também, escrita em fibras SMF 28, é realizada com um comprimento de 0,010 m. A determinação dos sinais foi realizada recorrendo a um sistema de interrogação com uma taxa de amostragem de 200 Hz. A resposta medida pela rede de difracção relativamente ao valor de temperatura resultante da passagem na onda térmica, pode ser visualizado na figura 8, onde se observa um impulso com uma meia largura a meia -11- altura (31) de 0,065 s. Na figura 8 mostra-se a resposta obtida quando no sistema se propaga uma onda de fusão gerada por um sinal óptica originado com uma potência de 3, 0 W.

Referências [1] R. Kashyap, K. J. Blow, "Observation of catastrophic self-propelled self-focusing in optical fibres", Electron.

Lett., Vol. 24, pp. 47-49, 1988 . [2] E. M. Dianov, V. E. Bufetov, V. P. Efremov, A. E. Rakitin, M. A. Melkumov, Μ I. Kulish and A. A. Frolov, "High-Speed Photography, Spectra, and Temperature of

Optical Discharge in Silica-Based Fibers", IEEE Photonic Tech. L., Vol. 18, pp. 752-754, 2006.

[3] K. Seo, N. Nishimura, M. Shiino, R. Yuguchi,H. Sasaki, "Evaluation of High-power in Optical Fiber Links", Furukawa Review, No 24, pp.17-22, 2003.

[4] K. Takenaga, S. Omori, R. goto, S. Tanigawa, S. Matsuo, K. Himeno, "Evaluation of High-power Endurance of Bend-Insensitive Fibers", P. OFC/NFOE C2008, JWA11, San Diego, Califórnia, USA, 2008.

[5] E. M. Dianov, V. E. Fortov, I. A. Bufetov, V. P.

Efremov, A. E. Rakitin, Μ. A. Melkumov, Μ. I. Kulish, and A. A. Frolov, "High-Speed Photography, Spectra, and

Temperature of Optical Discharge in Silica-Based Fibers", IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 18, NO. 6, MARCH 15, 2006 -12- [6] Jon Thomas Kringlebotn, et al , "Device for measurement of optical wavelengths", US patent 6097487, 2000.

[7] S. Todoroki, "Origin of periodic void formation during fiber fuse", OPTICS EXPRESS, vol. 13, pp. 6381-6389, 2005

Claims

- 1 - REIVINDICAÇÕES 1. Método para a determinação da ocorrência do efeito de fusível em redes ópticas para identificar univocamente a presença do efeito de fusível e providenciar sinais de alerta que despoletem acções para a sua mitigação, caracterizado por utilizar pelo menos uma rede de difracção escrita em fibras ópticas como sensores de temperatura, colocadas em contacto externo em pontos da fibra a monitorizar através de uma fibra óptica, e compreender: - verificação da meia largura a meia altura do impulso medido na rede de difracção e a comparação com um intervalo expectável com os valores dados pela expressão T2 = L/(2v) sendo T2 a meia largura a meia altura, L o comprimento da rede de difracção e v a velocidade de propagação da onda térmica ou expressão caso L/(2v) < 20 f então T2<20/f onde f é a taxa de amostragem do sistema de interrogação. - comparação do intervalo temporal de impulsos no caso de duas redes de difracção escritas com o valor dado pela expressão At = v/d sendo v a velocidade de propagação da onda térmica e d o espaçamento espacial entra as duas redes; - caso se confirme univocamente a presença de uma onda térmica, providenciar sinais de alarme para activar os processos de mitigação/contenção, nomeadamente, do alarme APS (automatic power shutdown) dos emissores das redes ópticas. -2-
2. Método para a determinação da ocorrência do efeito de fusível em redes ópticas de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por utilizar uma ou duas redes de difracção para determinar a presença do efeito fusível.
3. Método para a determinação da ocorrência do efeito de fusível em redes ópticas caracterizado por as acções de mitigação/contenção compreenderem a desactivação da fonte óptica e a activação de sinais de alarme dos emissores das redes ópticas.
4. Método para a determinação da ocorrência do efeito de fusível em redes ópticas de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por as duas redes de difracção escritas em fibras ópticas serem interligadas por um acoplador de potência (6).
5. Método para a determinação da ocorrência do efeito de fusível em redes ópticas de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por o acoplamento entre as fibras que contêm as redes de difracção (8) e a fibra a monitorizar (9) ser implementado com recurso a um suporte construído com material com baixa condutividade térmica (10) e o espaço entre fibras ser preenchido com um composto de elevada condutividade térmica (11).
6. Método para a determinação da ocorrência do efeito de fusível em redes ópticas de acordo com a -3- reivindicação anterior, caracterizado poro material com baixa condutividade térmica ser politetrafluoretileno (PTFE).
7. Monitor para a realização do método de acordo com as reivindicações anteriores caracterizado por compreender meios para fornecer sinais de controlo para a desactivação das fontes ópticas, permitindo desta forma a extinção do efeito fusível sendo dotado de uma ou duas redes de difracção escritas na fibra óptica ligadas a um sistema de monitorização através de fibra óptica, redes essas que são interligadas entre si por um acoplador de potência.