Under de senaste åren har optiska fibrer fungerat som sensorer för att upptäcka temperaturförändringar, som en termometer, och tryck, som en artificiell nerv. Denna teknik är särskilt användbar i strukturer som broar och gasledningar.

EPFL -forskare har nu tagit fram en ny metod som gör att optiska fibrer kan identifiera om de är i kontakt med en vätska eller ett fast ämne. Detta uppnås genom att helt enkelt generera en ljudvåg med hjälp av en ljusstråle i fibern. Studien genomfördes av Group for Fiber Optics (GFO) som drivs av Luc Thévenaz inom Engineering School och har publicerats i Naturkommunikation .

En sensor som inte stör ljuset

Inte bredare än en hårstrå, en optisk fiber av glas överför ljus som varierar enligt fyra parametrar:intensitet, fas, polarisering och våglängd. Dessa parametrar ändras när fibern sträcks eller temperaturen ändras, gör det möjligt för fibern att fungera som en sensor genom att detektera sprickor i strukturer eller onormala temperaturer. Men hittills var det inte möjligt att avgöra vad som hände runt fibern utan att ljus släppte ut fibern, som stör sin väg.

Metoden som utvecklats vid EPFL använder en ljudvåg som genereras inuti fibern. Det är en hyperfrekvensvåg som regelbundet studsar av fiberns väggar. Detta eko varierar på olika platser beroende på materialet vågan kommer i kontakt med. Ekona lämnar ett avtryck på ljuset som kan avläsas när strålen lämnar fibern, gör det möjligt att kartlägga fiberns omgivning. Detta avtryck är så svagt att det knappast stör ljuset som sprider sig i fibern. Metoden kan användas för att känna av vad som händer runt en fiber och skicka ljusbaserad information samtidigt.

Forskarna har redan nedsänkt sina fibrer i vatten och sedan i alkohol, innan du lämnar dem utomhus. Varje gång, deras system kunde korrekt identifiera förändringen i omgivningen. "Vår teknik gör det möjligt att upptäcka vattenläckage, liksom densiteten och salthalten hos vätskor som kommer i kontakt med fibern. Det finns många potentiella applikationer, säger Thévenaz.

Rumslig och tidsmässig upptäckt

Dessa förändringar i omgivningen finns tack vare en enkel tidsbaserad metod. "Varje vågimpuls genereras med en liten tidsfördröjning. Och denna fördröjning återspeglas vid strålens ankomst. Om det fanns störningar längs vägen, vi kan både se vad de var och bestämma deras plats, "förklarar Thévenaz." För tillfället, vi kan lokalisera störningar inom cirka tio meter, men vi har de tekniska medlen för att öka vår noggrannhet till en meter. "

Idén om att använda en ljudvåg i optiska fibrer kom ursprungligen från teamets partnerforskare vid Bar-Ilan University i Israel. Gemensamma forskningsprojekt bör följa.