WO2020022921A1 - Method and device for the distributed measurement of birefringence in polarization-maintaining fibres (embodiments) - Google Patents

Method and device for the distributed measurement of birefringence in polarization-maintaining fibres (embodiments) Download PDF

Info

Publication number
WO2020022921A1
WO2020022921A1 PCT/RU2018/000486 RU2018000486W WO2020022921A1 WO 2020022921 A1 WO2020022921 A1 WO 2020022921A1 RU 2018000486 W RU2018000486 W RU 2018000486W WO 2020022921 A1 WO2020022921 A1 WO 2020022921A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
frequency
optical
fiber
polarization
radiation
Prior art date
Application number
PCT/RU2018/000486
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Рудольф Фридрихович ГЕЙДЕР
Михаил Владимирович ГРЕКОВ
Андрей Александрович ФОТИАДИ
Алексей Владимирович ШУБИН
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Уникальные волоконные приборы" (ООО "УВП")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Уникальные волоконные приборы" (ООО "УВП") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Уникальные волоконные приборы" (ООО "УВП")
Priority to PCT/RU2018/000486 priority Critical patent/WO2020022921A1/en
Publication of WO2020022921A1 publication Critical patent/WO2020022921A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties

Definitions

  • the invention relates to fiber optics, in particular, to distributed fiber-optic sensors, in which the parameters of an optical fiber under the influence of external physical fields are measured.
  • PM fibers polarized conservation fibers
  • SBS-based commercial sensors implement methods for distributed monitoring of physical fields, for example, temperature and longitudinal tension, based on measuring SBS resonance parameters (see publications X. Bao, Q. Yu, and L. Chen, “Simultaneous strain and temperature measurements with polarization-maintaining fibers and their error analysis by use of a distributed Brillouin loss system,” Opt. Lett. 29, 1342-1344; X. Liu and X. Bao, “Brillouin Spectrum in LEAF and Simultaneous Temperature and Strain Measurement, ”IEEE J.of Lightwave Techn. 30, 1053-1059; L. Zou, X. Bao, SAV, and L.
  • the pulse signal passing through the fiber interacts during the SBS with a continuous signal, causing local changes in its intensity, which is most effective near resonance:
  • w * w * 0 - the resonant frequency of the pump signal
  • a change in the intensity of a continuous signal transmitted through the fiber is recorded by the sensor as a function of time and frequency difference W 0 .
  • the spatial-frequency characteristics of the SBS resonance are determined, namely, the spatial distribution of the SBS gain g 0 (x) (or the SBS gain line width ⁇ 5W (c)), the Brillouin frequency shift W 0 (c ), the position of the peaks of the SBS resonances in fibers with several resonances.
  • the device comprises a low-coherent laser emitting continuous wave light with a pump frequency a) L , a power divider, a measuring directional coupler, the output of the main channel of which is connected to the proximal end of the fiber of the optical cable connected by the opposite end to the optical reflector, the branch arm output measuring directional coupler connected to the input of the photodetector connected by the output to the input of the processor processing the result measurements, characterized in that the output of the low-coherent laser is connected to the output of the passage arm of the first directional coupler, the output of the main channel of which is connected to one output of the active medium element with the effect of stimulated Raman scattering, the Stokes displacement frequency in which is equal to the Stokes displacement frequency in the studied fiber, the second the output of the specified element is connected to the output the main channel of the second directional coupler, the output of the passage arm of which is connected to the first input of the power divider connected by the second output to the first input of the optical adder, and
  • the device comprises a low-coherent laser emitting continuous wave light with a pump frequency co L , connected by an output to the input of a power divider, a measuring directional coupler, the output of the main channel of which is connected to the near end of the fiber of the optical cable, the branch of the measuring arm of the measuring directional coupler is connected with the input of the photodetector connected by the output to the input of the processor that processes the measurement results, differing in those m, that the first output of the power divider is connected to the input of a controlled optical shutter, the output of which is connected to the output of the passage arm of the measuring directional coupler, the opposite end of the test fiber is connected to the first output of the second power divider connected to the second output to the output of the passage of the first directional coupler, the output of the main the channel of which is connected to the opposite end of the first additional fiber of the optical cable connected by the proximal end to the output of the main channel of the second directional power coupler, the lead of the passage
  • the technical result is to increase the accuracy and expansion of functionality by using the scattering of both Brillouin and Raman.
  • the distributed measurement of birefringence in fibers with conservation of polarization described in the aforementioned patent cannot be realized by methods using BOTDA based on the SBS interaction of optical signals at two frequencies.
  • This method of distributed measurement of birefringence in fibers while maintaining polarization using a Brillouin dynamic grating is based on the reflection of the probing signal from a dynamic sound grating, formed during SBS interaction of two counterpropagating light waves in RM fibers.
  • the essence of the known method lies in the fact that not two, but three optical narrow-band linearly polarized signals are introduced into a segment of an optical RM fiber.
  • Stokes w * 0 shifted relative to each other by the resonant SBS of the shift W 0 , are introduced into the fiber from opposite ends in the polarization of one of the main axes of the fiber. Their interaction in the fiber leads to the formation of a dynamic lattice of a sound wave propagating along the entire region of signal interaction.
  • a probing, or probe, pulse (or signal) is tuned into the fiber, tunable in frequency w shifted relative to the fundamental pump frequency.
  • w £ 0 and w 0 are the optical frequency of the main pump and the resonant optical frequency of the probing signal
  • n x and h g are the refractive indices of the fundamental polarization modes of the fiber
  • C is the speed of light in vacuum and sound in the fiber.
  • An object of the present invention is to reduce the number of optical fiber polls required to record the spatial distribution of birefringence in optical fibers while maintaining polarization.
  • the technical result is to reduce the measurement time of the test site (with a fixed range of birefringence measurements) and increase the dynamic range of measurements of birefringence (with a fixed measurement time of the test site).
  • the specified technical result is achieved by the fact that in the proposed method for distributed measurement of birefringence in optical fibers with preservation of polarization in comparison with the known when conducting a single measurement of two counterpropagating optical signals propagating in the same polarization of the fiber at frequencies o and eo * at least partial excitation of the hypersonic wave is provided -W 0
  • the result can also be achieved by the method of distributed measurement of birefringence in optical fibers with preservation of polarization in which, in comparison with the known, when single measurement by two opposing optical signals propagating in the same polarization of the fiber at frequencies eo and co * provides at least partial excitation of the hypersonic wave co * -w * -W 0
  • the inventive device designed to implement the method of distributed measurement of birefringence in optical fibers while maintaining polarization consists of an optical generator, one polarizing combiner, a polarizing divider, a PM circulator, an optical fiber, at least one detector, a device for instantaneous measurement of the frequency of an optical signal, processor.
  • the mentioned optical generator generates narrow-band optical radiation at frequencies w *, co * in the vicinity of frequencies, respectively, co 0 , w * 0 and broadband radiation with a central frequency co L Y and a spectral band
  • Said device for instantaneous measurement of the frequency of optical radiation instantly measures the peak frequency of the spectrum of the optical radiation scattered from the fiber in polarization Y and the transmission of this information as a function of the time the signal arrives at the processor for further processing.
  • Figure 1 shows a typical example of the arrangement of the resonant frequencies of interacting optical signals for a wavelength of -1550 nm (above) and a signal input circuit into the fiber while maintaining polarization.
  • figure 2. a schematic diagram of the inventive device.
  • Fig. 3 shows a schematic diagram of an optical generator.
  • Figure 4 shows a schematic diagram of a device for instantaneous measurement of optical frequency.
  • Figure 5 shows an example of the measured spectra of signals obtained by the known (red curve) and the claimed (black curve) method (left) and an example of approximating the measured spectrum of the Lorentz curve (right).
  • Figure 6 shows the experimentally measured dependence of the resonant frequencies of H 0 (left, red curve is a known method, black curve is the inventive method) and W 0 (right) from the pressure in the pressure chamber.
  • the inventive method is based on the characteristics of the dynamics of stimulated scattering of Mandelyntam-Brillouin (SBS) in optical fibers with preservation of polarization (PM fibers) and the special susceptibility of this process to local variations of birefringence (including under the influence of measured external influences), determined by detection and mathematical processing of signals received from the output of the fiber during amplitude modulation and frequency scanning of the master optical fields.
  • SBS Mandelyntam-Brillouin
  • PM fiber conventional optical fibers with conservation of polarization
  • specially designed PM fibers and / or PM fibers enclosed in a specially designed cable in both cases providing selective sensitivity of the induced birefringence to the measured external field .
  • the method has advantages in systems designed for distributed measurement of two or more types of external influences (in combinations with other methods), as well as in cases where it is necessary to provide better spatial resolution, measurement accuracy and (or) the range of the tested area, in comparison with known methods.
  • the inventive variant of the device implements the proposed method.
  • radiation at the pump frequencies w and the Stokes signal w * is introduced into the segment of the optical fiber from opposite ends in the polarization of one of the main axes of the fiber with an effective refractive index n x .
  • a probing signal at a frequency cJ L is co-directional with a signal at a frequency introduced into the polarization of the other main axis of the fiber with an effective refractive index h g .
  • Radiation at frequencies co and co * is narrow-band, and at frequency a> broadband with a known optical spectrum, including the resonant frequency k> 0 , determined by condition (2).
  • the spatial distribution of the scattered signal frequency oJ s along the fiber is measured.
  • the distribution of An is reproduced from the frequency of the scattered signal w and the known quantity ⁇ * by formula (5).
  • Other resonance characteristics can also be used as independent parameters for measuring external influences.
  • a significant difference between the proposed method of distributed measurement of birefringence in optical fibers with preservation of polarization from those known from the prior art is the use of a broadband signal at a fixed frequency w with a spectral width that at least partially covers the region of change of resonance w 0 along the fiber and measures the instantaneous frequency co s Y of the optical signal scattered from the fiber. This avoids the time-consuming procedure of scanning the interrogating signal by frequency and, thus, reduces the measurement time of the test section (with a fixed birefringence measurement range) or increases the dynamic range of birefringence measurements (with a fixed measurement time of the tested section).
  • a polarizing combiner is a well-known fiber-optic element that provides the combination of linear polarizations from two input fibers while maintaining polarization in two orthogonal polarizations of one output fiber while maintaining polarization.
  • radiation at the frequency co * is introduced into the X-polarization of the output fiber of the polarizing combiner 1, and radiation at the frequency co] into the Y-polarization of the output fiber of the polarizing combiner 1.
  • a fiber optic polarizing combiner is optically coupled to a fiber optic PM circulator.
  • PM circulator is a well-known fiber-optic element, which ensures the conservation of polarization and decoupling of radiation coming from opposite inputs.
  • the fiber-optic output of the generator at a frequency wz is optically coupled by the X polarization of the optical fiber acting as a sensitive element.
  • the optical fiber used can be any polarization-preserving fiber (for example, of the PANDA type), which is sensitive to changes in physical parameters (temperature, longitudinal tension, surface pressure) determined by recording the value of the resonance shift R 0 .
  • a polarization divider transmits radiation in orthogonal polarizations to two optical channels corresponding to two polarizations X and Y.
  • the optical signal from channel X is converted by a fast selective photodetector into an electrical signal, which is fed to the processor for accumulation, mathematical processing, and extraction of information about the spatial distribution of the tested parameter W 0 .
  • the optical signal from channel U enters an instantaneous frequency measurement device that converts the input radiation into a digital signal containing information about the instantaneous frequency of the input optical radiation w as a function of the time the radiation arrives at the device, which enters the processor to accumulate, mathematically process, and extract spatial information the distribution of the test parameter H.
  • the processor ensures the synchronous operation of all elements of the system: sets the moment of emission, the shape and intensity of the pulses of the optical signals in the optical radiation generator, the collection and processing of signals from the photodetector and instant frequency measurement device (MIC).
  • Fig. 3 shows a diagram of an optical radiation generator based on tunable distributed feedback semiconductor lasers.
  • the lasers are tunable semiconductor lasers of the RIO type (see htp: //www.rio-inc.com/), in which the electronic tuning and stabilization of the laser frequencies relative to the master laser is provided.
  • All lasers are optically coupled to fiber amplifiers and electro-optical modulators, which provide, by means of a synchronizer, the time-synchronized generation of pulses of a given shape and intensity, arriving at the three fiber-optic outputs of the generator, made on fibers with preservation of polarization.
  • the modulator 3 forms the spectrum of the output signal at a frequency w.
  • Figure 4 presents a diagram of a device for instantaneous measurement of the frequency of optical radiation, made on the basis of a narrow-band semiconductor laser with distributed feedback, a fast selective photodetector and means for instantly measuring the frequency of an RF signal.
  • the laser is a narrow-band semiconductor laser similar to the aforementioned, in which the electronic means provides tuning and stabilization of the frequency relative to the master laser.
  • the device is equipped with an optical fiber PM coupler that removes the radiation of a semiconductor laser at a frequency w ⁇ g and directs it directly to a fast photodetector for registration together with the measured optical signal at a frequency w g .
  • the radio frequency signal generated by the photodetector is fed to a known device for instantly measuring the frequency of a radio signal, which real-time processes the spectrum of the radio frequency signal and generates a digital signal containing information about the frequency of the incoming radio frequency signal as a function of time that is transmitted to the processor.
  • the absolute instantaneous frequency of the optical signal is determined by the frequency of the recorded radio signal according to the well-known laws of coherent detection.
  • the claimed device is universal, because in addition to implementing the claimed variants of the method based on the four-frequency SBS interaction in the fiber, also allow you to implement the above-mentioned, known from the prior art methods of distributed measurement of birefringence in optical fibers with preservation of polarization, based on two- and three-frequency interaction.
  • the signal at a frequency ⁇ o L Y is broadband, and birefringence is determined by the instantaneous frequency scattered from the fiber signal in the polarization Y, the following are the results of an experimental demonstration of the claimed device.
  • a piece of PM fiber (Panda, Fujikura) with a length of 520 m was used in the experiment.
  • a fiber section at a length of 250 m was placed in a heat-stabilized (25 ° C) pressure chamber.
  • the length of the fiber section placed in the pressure chamber was ⁇ 6 m.
  • the pressure in the pressure chamber varied from 1 to 80 MPa, which led to a local change in birefringence in the fiber segment enclosed in the pressure chamber.
  • the measurement scheme made it possible to directly compare the number of surveys needed to implement the known and proposed method for measuring the magnitude of the difference in refractive index (surface pressure).
  • the measurement scheme was as follows.
  • the narrow-band signal at a frequency w * was a pulse of ⁇ 50 ns in duration and an amplitude of ⁇ 1 W.
  • the narrow-band signal at a fixed frequency w * 0 was a -300 mW continuous radiation.
  • the signal at a frequency co L Y was a pulse with a duration of ⁇ 25 ns and a power of ⁇ 300 mW; its delay relative to the leading edge of the pulse at a frequency of wz was ⁇ 25 ns.
  • the optical bandwidth of the signal at a frequency a> was controlled by an optical phase modulator (up to 5 GHz) by applying a broadband radio signal to the modulator.
  • the measurement procedure for a single fiber section was as follows. At first, a signal at a frequency co] was not supplied to the fiber, and measurements were made repeatedly by scanning the frequency co * and measuring the intensity of the output signal at a frequency w recorded by a photo detector. From the maximum of this signal, the resonance frequency W 0 was determined, which is described by expression (1).
  • the fiber was repeatedly interrogated by a pulsed signal at a frequency co], with a non-expanded lasing band ( ⁇ 100 kHz).
  • the frequency ⁇ ] was scanned within 2 GHz in steps of ⁇ 4 MHz.
  • the intensity of the signal I S Y () scattered from the fiber into
  • characteristic time t 0 60 ns, which corresponds to the selected spatial resolution t 0 s / n ⁇ 6 m.
  • the fiber was interrogated by a signal at a frequency Mandarin, with a spectral band broadened to -3 GHz by a special radio signal supplied to modulator 3 ( Figure 2).
  • An instantaneous measurement of the optical frequency of a signal scattered from a fiber in a polarization U it was mixed with a signal from a laser at a frequency co] in a polarization U on a fast photo detector and was recorded by a fast oscilloscope. In every short the time span of the response signal was observed in the time base of the oscilloscope as a beat signal of two optical signals at the difference frequency .
  • the signal digitized by an oscilloscope with a step of ⁇ 0.5 ns was subjected to spectral analysis at each time interval of 60 ns and the measured spectrum was averaged over 25 identical fiber polls.
  • the averaged spectrum was approximated by the Lorentz curve in order to determine the instantaneous peak frequency of the radio signal q ( ⁇ ).
  • the spatial resolution in this case was -6 m.
  • the described procedure required -25 single changes.
  • the number of fiber polls (and accordingly the total polling time) required for measurements in the inventive method is 20 times less than in the known one.
  • This indicator can be further increased by broadening the bandwidth of the interrogation signal at the frequency co L Y and the use of higher-speed means for instantly measuring the frequency of the optical signal.
  • the proposed method can significantly reduce the number of optical fiber polls required for measuring distributed birefringence and, accordingly, reduce the measurement time of the test site (with a fixed birefringence measurement range) and increase the dynamic measurement range of birefringence (with a fixed measurement time of the test site). In turn, this allows to increase the accuracy of measurements, and to increase the length of the test section.

Abstract

The invention relates to fibre optics, and more particularly to distributed fibre-optic sensors, in which the parameters of an optical fibre being subjected to the action of external physical fields are measured. In a method for the distributed measurement of birefringence in polarization-maintaining optical fibres, it is proposed that radiation with a known spectral composition be used as probe radiation, and that the distribution of birefringence in the fibre be determined by the instantaneous frequency of scattered radiation that is oncoming in relation to the probe signal. The proposed method makes it possible to significantly decrease the number of optical fibre polls required for distributed birefringence measurements, and, accordingly, to decrease the time it takes to measure the section being tested (when the range of birefringence measurements is fixed) and to increase the dynamic range of birefringence measurements (when the measurement time for the section being tested is fixed). The method is realized by means of a device for the distributed measurement of birefringence in polarization-maintaining optical fibres. The technical result is a decrease in the time it takes to measure the section being tested (when the range of birefringence measurements is fixed) and to increase the dynamic range of birefringence measurements (when the measurement time for the section being tested is fixed).

Description

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО РАСПРЕДЕЛЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ДВУЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЯ В ВОЛОКНАХ С СОХРАНЕНИЕМ ПОЛЯРИЗАЦИИ (ВАРИАНТЫ)  METHOD AND DEVICE OF DISTRIBUTED MEASUREMENT OF BINR REFRACTION IN FIBERS WITH PRESERVATION OF POLARIZATION (OPTIONS)
Изобретение относится к волоконной оптике, в частности, к распределенным волоконно-оптическим датчикам, в которых измеряются параметры оптического волокна, находящегося под воздействием внешних физических полей.  The invention relates to fiber optics, in particular, to distributed fiber-optic sensors, in which the parameters of an optical fiber under the influence of external physical fields are measured.
Способы измерения физических полей на основе динамики вынужденного рассеяния Манделынтама-Бриллюэна (ВРМБ) в волокнах с сохранением поляризации (РМ волокна) хорошо известны и используются в волоконно-оптических датчиках типа BOTDA. Особенность РМ волокон заключается в том, что сигнал, введенный в волокно вдоль одной из поляризационных мод, сохраняет свою поляризацию при распространении по волокну. Поэтому при ВРМБ взаимодействии подобных сигналов внутри волокна отсутствует взаимная деполяризация сигналов, вносящая локальную неопределенность в эффективность ВРМБ взаимодействия.  Methods for measuring physical fields based on the dynamics of stimulated Mandelyntam-Brillouin scattering (SBS) in polarized conservation fibers (PM fibers) are well known and are used in BOTDA-type fiber optic sensors. A feature of PM fibers is that the signal introduced into the fiber along one of the polarization modes retains its polarization during propagation through the fiber. Therefore, during SBS interaction of such signals inside the fiber, there is no mutual depolarization of signals, introducing local uncertainty into the effectiveness of SBS interaction.
В коммерческих датчиках на основе ВРМБ (так называемые бриллюэновские анализаторы, или BOTDA) реализованы способы распределенного мониторинга физических полей, например, температуры и продольного натяжения, основанные на измерении параметров ВРМБ резонанса (см. публикации X. Bao, Q. Yu, and L. Chen, “Simultaneous strain and temperature measurements with polarization-maintaining fibers and their error analysis by use of a distributed Brillouin loss system,” Opt.Lett. 29, 1342- 1344; X. Liu and X. Bao,“Brillouin Spectrum in LEAF and Simultaneous Temperature and Strain Measurement,” IEEE J.of Lightwave Techn. 30, 1053-1059; L. Zou, X. Bao, S. A. V., and L. Chen,“Dependence of the Brillouin frequency shift on strain and temperature in a photonic crystal fiber,” Optics Lett. 29, 1485-1487; и патент РФ N° 2346235, опубликованный 10.02.2009, МПК G01B11/16). Их общая суть заключается в том, что в оптическое волокно, используемое в качестве чувствительного элемента, с противоположных концов подаются два оптических сигнала на частоте накачки а>* и частоте Стокса w* , сдвинутых друг относительно друга примерно на величину ВРМБ-сдвига W0 . Один из сигналов непрерывный, другой - импульсный. По меньшей мере один из сигналов сканируется по частоте, обеспечивая тем самым сканирование разности частот W = w* - w* в окрестности средней частоты ВРМБ- сдвига (W0 ) . Проходящий через волокно импульсный сигнал взаимодействует в процессе ВРМБ с непрерывным сигналом, вызывая локальные изменения его интенсивности, которое наиболее эффективно вблизи резонанса:SBS-based commercial sensors (the so-called Brillouin analyzers, or BOTDA) implement methods for distributed monitoring of physical fields, for example, temperature and longitudinal tension, based on measuring SBS resonance parameters (see publications X. Bao, Q. Yu, and L. Chen, “Simultaneous strain and temperature measurements with polarization-maintaining fibers and their error analysis by use of a distributed Brillouin loss system,” Opt. Lett. 29, 1342-1344; X. Liu and X. Bao, “Brillouin Spectrum in LEAF and Simultaneous Temperature and Strain Measurement, ”IEEE J.of Lightwave Techn. 30, 1053-1059; L. Zou, X. Bao, SAV, and L. Chen,“ Dependence of the Brillouin frequency shift on strain and temperature in a photonic crystal fiber "Optics Lett. 29, 1485-1487; and RF patent N ° 2346235, published 02.10.2009, IPC G01B11 / 16). Their common essence lies in the fact that two optical signals at the pump frequency a> * and the Stokes frequency w * are shifted from the opposite ends to the optical fiber used as a sensing element, shifted relative to each other by approximately the SBS shift W 0 . One of the signals is continuous, the other is pulsed. At least one of the signals is scanned in frequency, thereby providing a scan of the frequency difference W = w * - w * in the vicinity of the average frequency of the SBS - shear (W 0 ). The pulse signal passing through the fiber interacts during the SBS with a continuous signal, causing local changes in its intensity, which is most effective near resonance:
Figure imgf000004_0001
Figure imgf000004_0001
где при фиксированной co — w£0 условию (1) соответствует резонансная частота стоксового сигнала wz = &>< 0 , при фиксированной w* = w*0 - резонансная частота сигнала накачки
Figure imgf000004_0002
Далее, датчиком регистрируют изменение интенсивности непрерывного сигнала, прошедшего через волокно, как функцию времени и разности частот W0 . В результате статистической и математической обработки полученных данных определяют пространственно-частотные характеристики ВРМБ резонанса, а именно, пространственное распределение коэффициента ВРМБ усиления g0 (х) (или ширину линии ВРМБ усиления <5W(c)), величины Бриллюэновского частотного сдвига W0 (c) , положение пиков ВРМБ резонансов в волокнах с несколькими резонансами. where for fixed co - w £ 0, condition (1) corresponds to the resonant frequency of the Stokes signal wz = &><0 , for fixed w * = w * 0 - the resonant frequency of the pump signal
Figure imgf000004_0002
Next, a change in the intensity of a continuous signal transmitted through the fiber is recorded by the sensor as a function of time and frequency difference W 0 . As a result of statistical and mathematical processing of the obtained data, the spatial-frequency characteristics of the SBS resonance are determined, namely, the spatial distribution of the SBS gain g 0 (x) (or the SBS gain line width < 5W (c)), the Brillouin frequency shift W 0 (c ), the position of the peaks of the SBS resonances in fibers with several resonances.
Из патента РФ N° 2179374 (опубликован 10.02.2002; МПК Н04В10/08, G01M11/02, G01R31/11) известны варианты устройства для измерения характеристик волокна оптического кабеля. В первом варианте исполнения устройство содержит малокогерентный лазер, испускающий свет непрерывной волны с частотой накачки a)L , делитель мощности, измерительный направленный ответвитель, вывод основного канала которого присоединен к ближнему концу исследуемого волокна оптического кабеля, соединенного противоположным концом с оптическим отражателем, вывод ответвительного плеча измерительного направленного ответвителя соединен со входом фотоприемного устройства, подключенного выходом ко входу процессора, обрабатывающего результаты измерений, отличающееся тем, что выход малокогерентного лазера соединен с выводом проходного плеча первого направленного ответвителя, вывод основного канала которого соединен с одним выводом элемента активной среды с эффектом вынужденного комбинационного рассеяния, частота смещения Стокса в которой равна частоте смещения Стокса в исследуемом волокне, второй вывод указанного элемента соединен с выводом основного канала второго направленного ответвителя, вывод проходного плеча которого подключен к первому входу делителя мощности, соединенного вторым выводом с первым входом оптического сумматора, а входом - через оптический усилитель с выводом ответвительного плеча первого направленного ответвителя, второй вход оптического сумматора соединен с выходом управляемого оптического затвора, вход которого соединен с выходом ответвительного плеча второго направленного ответвителя, выход оптического сумматора подключен к выводу проходного плеча измерительного ответвителя. Во втором варианте исполнения устройство содержит малокогерентный лазер, испускающий свет непрерывной волны с частотой накачки coL , соединенный выходом со входом делителя мощности, измерительный направленный ответвитель, вывод основного канала которого присоединен к ближнему концу исследуемого волокна оптического кабеля, вывод ответвительного плеча измерительного направленного ответвителя соединен со входом фотоприемного устройства, подключенного выходом ко входу процессора, обрабатывающего результаты измерений, отличающееся тем, что первый вывод делителя мощности соединен с входом управляемого оптического затвора, выход которого подключен к выводу проходного плеча измерительного направленного ответвителя, противоположный конец исследуемого волокна соединен с первым выводом второго делителя мощности, соединенного вторым выводом с выводом проходного плеча первого направленного ответвителя, вывод основного канала которого соединен с противоположным концом первого дополнительного волокна оптического кабеля, подключенного ближним концом к выводу основного канала второго направленного ответвителя мощности, вывод проходного плеча которого соединен со вторым выводом делителя мощности, а вывод ответвительного плеча - с ближним концом второго дополнительного волокна оптического кабеля, противоположный конец которого через оптический усилитель соединен со входом второго делителя мощности, а вывод ответвительного плеча первого направленного ответвителя соединен с поглотителем. Техническим результатом является повышение точности и расширение функциональных возможностей путем использования рассеяния как Бриллюэновского, так и Рамановского. Однако описанное в указанном патенте распределенное измерение двулучепреломления в волокнах с сохранением поляризации не может быть реализовано способами с применением BOTDA, основанными на ВРМБ взаимодействии оптических сигналов на двух частотах. From the patent of the Russian Federation N ° 2179374 (published on 02/10/2002; IPC Н04В10 / 08, G01M11 / 02, G01R31 / 11), variants of a device for measuring the characteristics of optical fiber fibers are known. In the first embodiment, the device comprises a low-coherent laser emitting continuous wave light with a pump frequency a) L , a power divider, a measuring directional coupler, the output of the main channel of which is connected to the proximal end of the fiber of the optical cable connected by the opposite end to the optical reflector, the branch arm output measuring directional coupler connected to the input of the photodetector connected by the output to the input of the processor processing the result measurements, characterized in that the output of the low-coherent laser is connected to the output of the passage arm of the first directional coupler, the output of the main channel of which is connected to one output of the active medium element with the effect of stimulated Raman scattering, the Stokes displacement frequency in which is equal to the Stokes displacement frequency in the studied fiber, the second the output of the specified element is connected to the output the main channel of the second directional coupler, the output of the passage arm of which is connected to the first input of the power divider connected by the second output to the first input of the optical adder, and the input through the optical amplifier with the output of the branch arm of the first directional coupler, the second input of the optical adder is connected to the output of the controlled optical shutter the input of which is connected to the output of the branch arm of the second directional coupler, the output of the optical adder is connected to the output of the loop through shoulder measurement coupler. In the second embodiment, the device comprises a low-coherent laser emitting continuous wave light with a pump frequency co L , connected by an output to the input of a power divider, a measuring directional coupler, the output of the main channel of which is connected to the near end of the fiber of the optical cable, the branch of the measuring arm of the measuring directional coupler is connected with the input of the photodetector connected by the output to the input of the processor that processes the measurement results, differing in those m, that the first output of the power divider is connected to the input of a controlled optical shutter, the output of which is connected to the output of the passage arm of the measuring directional coupler, the opposite end of the test fiber is connected to the first output of the second power divider connected to the second output to the output of the passage of the first directional coupler, the output of the main the channel of which is connected to the opposite end of the first additional fiber of the optical cable connected by the proximal end to the output of the main channel of the second directional power coupler, the lead of the passage through which is connected to the second output of the power divider, and the output of the branch arm with the proximal end of the second additional fiber of the optical cable, the opposite end of which through the optical amplifier is connected to the input of the second power divider, and the output of the branch of the first directional the coupler is connected to the absorber. The technical result is to increase the accuracy and expansion of functionality by using the scattering of both Brillouin and Raman. However, the distributed measurement of birefringence in fibers with conservation of polarization described in the aforementioned patent cannot be realized by methods using BOTDA based on the SBS interaction of optical signals at two frequencies.
Эта задача решена в известном ВРМБ способе (см. публикации Y. Dong, L. Chen, and X. Bao, “Truly distributed birefringence measurement of polarization- maintaining fibers based on transient Brillouin grating,” Optics Lett. 35, 193-195, и K. Y. Song, W. Zou, Z. He, and K. Hotate,“Optical time-domain measurement of Brillouin dynamic grating spectrum in a polarization-maintaining fiber,” Opt. Lett. 34, 1381-1383). Данный способ распределенного измерения двулучепреломления в волокнах с сохранением поляризации с помощью бриллюэновской динамической решетки основан на отражении зондирующего сигнала от динамической звуковой решетки, образованной при ВРМБ взаимодействии двух встречных световых волн в РМ волокнах.  This problem was solved in the well-known SBS method (see publications Y. Dong, L. Chen, and X. Bao, “Truly distributed birefringence measurement of polarization- maintaining fibers based on transient Brillouin grating,” Optics Lett. 35, 193-195, and KY Song, W. Zou, Z. He, and K. Hotate, “Optical time-domain measurement of Brillouin dynamic grating spectrum in a polarization-maintaining fiber,” Opt. Lett. 34, 1381-1383). This method of distributed measurement of birefringence in fibers while maintaining polarization using a Brillouin dynamic grating is based on the reflection of the probing signal from a dynamic sound grating, formed during SBS interaction of two counterpropagating light waves in RM fibers.
Суть известного способа заключается в том, что в отрезок оптического РМ волокна вводятся не два, а три оптических узкополосных линейно-поляризованных сигнала. Два непрерывных или импульсных сигнала на частоте накачки w£0 и частотеThe essence of the known method lies in the fact that not two, but three optical narrow-band linearly polarized signals are introduced into a segment of an optical RM fiber. Two continuous or pulsed signals at a pump frequency w £ 0 and a frequency
Стокса w*0 , сдвинутых относительно друг друга на резонансную величину ВРМБ сдвига W0 , вводятся в волокно с противоположных концов в поляризации одной из главных осей волокна. Их взаимодействие в волокне приводит к образованию динамической решетки звуковой волны, распространяющейся вдоль всей области взаимодействия сигналов. В поляризации другой главной оси со стороны накачки в волокно подается зондирующий, или пробный, импульс (или сигнал) перестраиваемый по частоте w , сдвинутой относительно основной частоты накачки. Отражение этого импульса от звуковой решетки в процессе его распространения по волокну происходит при определенном (резонансном) значении частоты w = w]0 , что приводит к образованию встречного излучения в виде длинного импульса, во временном распределении мощности которого заключена информация об эффективности отражения зондирующего сигнала от динамической решетки на различных участках вдоль волокна. Эффективность отражения в каждой точке волокна зависит от положения оптической частоты зондирующего сигнала
Figure imgf000007_0001
относительно его резонансной частоты a/L0 при четырехволновом ВРМБ взаимодействии, определяемой соотношением: Stokes w * 0 , shifted relative to each other by the resonant SBS of the shift W 0 , are introduced into the fiber from opposite ends in the polarization of one of the main axes of the fiber. Their interaction in the fiber leads to the formation of a dynamic lattice of a sound wave propagating along the entire region of signal interaction. In the polarization of the other main axis, on the pump side, a probing, or probe, pulse (or signal) is tuned into the fiber, tunable in frequency w shifted relative to the fundamental pump frequency. The reflection of this pulse from the sound lattice during its propagation through the fiber occurs at a certain (resonant) value of frequency w = w] 0 , which leads to the formation of counterpropagating radiation in the form of a long pulse, in the time distribution of the power of which information about the reflection efficiency of the probe signal from dynamic lattice in various sections along the fiber. Reflection efficiency at every point fiber depends on the position of the optical frequency of the probe signal
Figure imgf000007_0001
relative to its resonant frequency a / L0 in the four-wave SBS interaction, defined by the ratio:
Figure imgf000007_0003
Figure imgf000007_0003
где w£0 и w 0 - оптическая частота основной накачки и резонансная оптическая частота зондирующего сигнала, пх и hg - показатели преломления принципиальных поляризационных мод волокна, С И - скорости света в вакууме и звука в волокне. where w £ 0 and w 0 are the optical frequency of the main pump and the resonant optical frequency of the probing signal, n x and h g are the refractive indices of the fundamental polarization modes of the fiber, and C is the speed of light in vacuum and sound in the fiber.
Таким образом, сканируя упомянутый источник по частоте w и регистрируя интенсивность рассеянного сигнала в поляризации U, по максимальному значению интенсивности рассеянного сигнала определяют положение резонансной частоты wi g o зондирующего сигнала в данной точке волокна относительно a>fQ , по разнице частот wIo - wΐo = Но определяют пространственное распределение двулучепреломления в волокне:
Figure imgf000007_0002
Thus, scanning the aforementioned source by the frequency w and recording the scattered signal intensity in polarization U, the position of the resonant frequency w i g o of the probe signal at a given point of the fiber relative to a> f Q is determined by the maximum value of the scattered signal intensity, by the frequency difference w Io - w ΐo = But the spatial distribution of birefringence in the fiber is determined:
Figure imgf000007_0002
в частности, когда волокно используется как чувствительный элемент. Этот метод применялся для измерения распределения температуры и давления вдоль волокна (через известные зависимости этих величин от двулучепреломления) с хорошим пространственным разрешением порядка десяти сантиметров. in particular when fiber is used as a sensing element. This method was used to measure the temperature and pressure distribution along the fiber (through the known dependences of these quantities on birefringence) with a good spatial resolution of the order of ten centimeters.
Заметим, что достижение хорошего пространственного разрешения возможно и в том случае, когда короткий зондирующий импульс в поляризации U вводится в волокно со стороны стоксовой волны на частоте >s Y , сдвинутой относительно стоксовой частоты w*0 , а отражение этого импульса от звуковой решетки в процессе его распространения по волокну приводит к образованию встречного излучения в виде длинного импульса на частоте w « w + W0 , во временном распределении мощности которого заключена информация об эффективности отражения зондирующего сигнала от динамической решетки на различных участках вдоль волокна. Note that achieving good spatial resolution is also possible when a short probe pulse in polarization U is introduced into the fiber from the side of the Stokes wave at a frequency> s Y shifted relative to the Stokes frequency w * 0 , and the reflection of this pulse from the sound lattice during its propagation through the fiber leads to the formation of counterpropagating radiation in the form of a long pulse at a frequency w «w + W 0 , in the time distribution of the power of which information about the reflection efficiency is contained a probe signal from the dynamic array at various sites along the fiber.
В этом случае, сканируя упомянутый источник по частоте w и регистрируя интенсивность рассеянного сигнала в поляризации U, по максимальному значению интенсивности рассеянного сигнала определяют положение резонансной частоты w5 g 0 зондирующего сигнала в данной точке волокна относительно а>*0 , по разнице частот а>1о - ш 0 = Н0 определяют пространственное распределение двулучепреломления в волокне:
Figure imgf000008_0001
In this case, scanning the aforementioned source by frequency w and recording the scattered signal intensity in polarization U, the position of the resonant frequency w 5 g 0 of the probe signal at a given point of the fiber relative to a> * 0 is determined by the maximum value of the scattered signal intensity, by the frequency difference a> 1о - ш 0 = Н 0 determine the spatial distribution of birefringence in the fiber:
Figure imgf000008_0001
в частности, когда волокно используется как чувствительный элемент. Этот метод применялся для измерения распределения температуры и давления вдоль волокна с хорошим пространственным разрешением порядка десяти сантиметров. in particular when fiber is used as a sensing element. This method was used to measure the distribution of temperature and pressure along the fiber with a good spatial resolution of the order of ten centimeters.
Вышеуказанный способ распределенного измерения двулучепреломления в волокнах с сохранением поляризации с помощью бриллюэновской динамической решетки согласно, а также соответствующее ему устройство тех же авторов, раскрытое в заявке на патент Китая N° 102589857 (опубликована 18.07.2012; МПК G01M11/02) и заявке WO2013/185813 (опубликована 19.12.2013), выбраны в качестве ближайших аналогов заявляемых способов и устройств распределенного измерения двулучепреломления в волокнах с сохранением поляризации.  The above method of distributed measurement of birefringence in fibers while maintaining polarization using a Brillouin dynamic lattice according to, as well as the corresponding device of the same authors, disclosed in Chinese patent application N ° 102589857 (published July 18, 2012; IPC G01M11 / 02) and application WO2013 / 185813 (published December 19, 2013), are selected as the closest analogues of the claimed methods and devices for the distributed measurement of birefringence in fibers while maintaining polarization.
Недостатком известных способа и устройства является большое время проведения измерений, обусловленное необходимостью многократного повтора процедур сканирования частоты w (или w по второму варианту) и измерения интенсивности рассеянного излучения для точного определения положения резонанса wIo (w o по второму варианту) и соответственно Н0 при перестройке частот w£ и/или w* , обеспечивающей условие w* - w* = W0 для различных отрезков тестируемого волокна. A disadvantage of the known method and device is the long measurement time, due to the need to repeatedly repeat the frequency scanning procedures w (or w according to the second embodiment) and measure the scattered radiation intensity to accurately determine the resonance position w Io ( w o according to the second embodiment) and, accordingly, H 0 at tuning the frequencies w £ and / or w *, providing the condition w * - w * = W 0 for different segments of the tested fiber.
Это в значительной степени ограничивает применимость метода для измерения волокон с неоднородным распределением величин H0 и W0 , в т.ч. обусловленным большим диапазоном изменения значений физических величин (температуры, натяжения, поверхностного давления), измеряемых через двулучепреломление и требующим сканирование частоты w в диапазоне до десятков ГГц с разрешением в несколько МГц для каждого отдельного значения величины W0 , перестраиваемой в частотном интервале до сотни. МГц с типичным шагом в ~1 МГц. This significantly limits the applicability of the method for measuring fibers with an inhomogeneous distribution of the values of H 0 and W 0 , including due to a large range of changes in the values of physical quantities (temperature, tension, surface pressure), measured through birefringence and requiring scanning of the frequency w in the range up to tens of GHz with a resolution of several MHz for each individual value of W 0 , tunable in the frequency range up to hundreds. MHz with a typical step of ~ 1 MHz.
Задачей настоящего изобретения является уменьшение числа опросов волокна оптическими сигналами, необходимого для регистрации пространственного распределения двулучепреломления в оптических волокнах с сохранением поляризации.  An object of the present invention is to reduce the number of optical fiber polls required to record the spatial distribution of birefringence in optical fibers while maintaining polarization.
Техническим результатом является уменьшение времени измерения тестируемого участка (при фиксированном диапазоне измерений двулучепреломления) и увеличение динамического диапазона измерений двулучепреломления (при фиксированном времени измерения тестируемого участка).  The technical result is to reduce the measurement time of the test site (with a fixed range of birefringence measurements) and increase the dynamic range of measurements of birefringence (with a fixed measurement time of the test site).
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе распределенного измерения двулучепреломления в оптических волокнах с сохранением поляризации в сравнении с известным при проведении одиночного измерения двумя встречными оптическими сигналами распространяющимися в одной поляризации волокна на частотах o и ео* обеспечивается по крайней мере частичное возбуждение гиперзвуковой волны
Figure imgf000009_0001
-W0| < DW0/2 , где DW0 - спектральная полоса Бриллюэновского усиления, оптический сигнал на частоте w] , посылаемый в волокно попутно сигналу на частоте co в ортогональной поляризации является широкополосным сигналом, имеющим спектральные компоненты в диапазоне, по крайней мере, частично перекрывающем область изменения резонансной частоты a>L Y Q вдоль волокна, измеряется пиковая частота мгновенного оптического спектра рассеянного сигнала ofs , а величина двулучепреломления определяется из соотношения
Figure imgf000009_0002
. The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed method for distributed measurement of birefringence in optical fibers with preservation of polarization in comparison with the known when conducting a single measurement of two counterpropagating optical signals propagating in the same polarization of the fiber at frequencies o and eo * at least partial excitation of the hypersonic wave is provided
Figure imgf000009_0001
-W 0 | <DW 0/2, where DW 0 - spectral band Brillouin amplification, optical signal at frequency w], is sent into the fiber passing a signal at the frequency co to the orthogonal polarization is a wideband signal having spectral components in the range at least partially overlapping region changes in the resonance frequency a> L Y Q along the fiber, the peak frequency of the instantaneous optical spectrum of the scattered signal of s is measured, and the birefringence value is determined from the relation
Figure imgf000009_0002
.
hg h g
Указанный технический результат результат может также достигаться способом распределенного измерения двулучепреломления в оптических волокнах с сохранением поляризации в котором, по сравнению с известным, при проведении одиночного измерения двумя встречными оптическими сигналами распространяющимися в одной поляризации волокна на частотах eo и со* обеспечивается по крайней мере частичное возбуждение гиперзвуковой волны со* -w* -W0| < DW0/2 , где DW0 - спектральная полоса Бриллюэновского усиления, оптический сигнал на частоте as , посылаемый в волокно попутно сигналу на частоте w* в ортогональной поляризации является широкополосным сигналом, имеющим спектральные компоненты в диапазоне, по крайней мере, частично перекрывающем область изменения резонансной частоты <az0 вдоль волокна, измеряется пиковая частота мгновенного оптического спектра рассеянного сигнала со , а величина The specified technical result, the result can also be achieved by the method of distributed measurement of birefringence in optical fibers with preservation of polarization in which, in comparison with the known, when single measurement by two opposing optical signals propagating in the same polarization of the fiber at frequencies eo and co * provides at least partial excitation of the hypersonic wave co * -w * -W 0 | <DW 0/2, where DW 0 - spectral band Brillouin amplification optical signal to a s frequency is sent into the fiber passing a signal at the frequency w * in the orthogonal polarization is a wideband signal having spectral components in the range at least partially overlapping the region of variation of the resonant frequency <az 0 along the fiber, the peak frequency of the instantaneous optical spectrum of the scattered signal ω is measured, and the quantity
VI  VI
двулучепреломления определяется из соотношения w »—w* . birefringence is determined from the relation w »—w *.
Пу  Poo
Заявляемое устройство, предназначенное для реализации способа распределенного измерения двулучепреломления в оптических волокнах с сохранением поляризации, состоит из оптического генератора, одного поляризационного комбайнера, поляризационного делителя, РМ циркулятора, оптического волокна, по крайней мере одного детектора, устройства мгновенного измерения частоты оптического сигнала, процессора.  The inventive device designed to implement the method of distributed measurement of birefringence in optical fibers while maintaining polarization, consists of an optical generator, one polarizing combiner, a polarizing divider, a PM circulator, an optical fiber, at least one detector, a device for instantaneous measurement of the frequency of an optical signal, processor.
Упомянутый оптический генератор вырабатывает узкополосное оптическое излучение на частотах w* , со* в окрестности частот соответственно co 0 , w*0 и широкополосное излучение с центральной частотой coL Y и спектральной полосойThe mentioned optical generator generates narrow-band optical radiation at frequencies w *, co * in the vicinity of frequencies, respectively, co 0 , w * 0 and broadband radiation with a central frequency co L Y and a spectral band
D а>1 , по крайней мере частично, покрывающей область изменения резонансной частоты вдоль волокна w 0 , оснащен средствами, обеспечивающими стабилизацию и независимую перестройку в необходимых пределах разности частот Wc = w* - w* и при необходимости Н = w - wc , контроль формы импульса, интенсивности излучения на этих частотах, контроль формы спектра излучения на частоте со . D a> 1, at least partially covering the region of variation of the resonant frequency along the fiber w 0 , is equipped with means providing stabilization and independent tuning within the necessary limits of the frequency difference W c = w * - w * and, if necessary, H = w - w c , control of the pulse shape, radiation intensity at these frequencies, control of the shape of the radiation spectrum at the frequency co.
Упомянутое устройство мгновенного измерения частоты оптического излучения осуществляет мгновенное измерение пиковой частоты спектра оптического излучения, рассеянного из волокна в поляризации Y и передачи этой информации как функции времени прихода сигнала в процессор для дальнейшей обработки. Said device for instantaneous measurement of the frequency of optical radiation instantly measures the peak frequency of the spectrum of the optical radiation scattered from the fiber in polarization Y and the transmission of this information as a function of the time the signal arrives at the processor for further processing.
Далее изобретение более подробно раскрывается со ссылками на прилагающиеся фигуры.  Further, the invention is disclosed in more detail with reference to the accompanying figures.
На фиг.1 приведен типичный пример расположения резонансных частот взаимодействующих оптических сигналов для длины волны -1550 нм (сверху) и схема ввода сигналов в волокно с сохранением поляризации.  Figure 1 shows a typical example of the arrangement of the resonant frequencies of interacting optical signals for a wavelength of -1550 nm (above) and a signal input circuit into the fiber while maintaining polarization.
На фиг.2. приведена принципиальная схема заявляемого устройства.  In figure 2. a schematic diagram of the inventive device.
На фиг.З приведена принципиальная схема оптического генератора.  Fig. 3 shows a schematic diagram of an optical generator.
На фиг.4 приведена принципиальная схема устройства мгновенного измерения оптической частоты.  Figure 4 shows a schematic diagram of a device for instantaneous measurement of optical frequency.
На фиг.5 приведен пример измеренных спектров сигналов, полученных известным (красная кривая) и заявляемым (черная кривая) способом (слева) и пример апроксимации измеренного спектра лоренцевской кривой (справа).  Figure 5 shows an example of the measured spectra of signals obtained by the known (red curve) and the claimed (black curve) method (left) and an example of approximating the measured spectrum of the Lorentz curve (right).
На фиг.6 приведены экспериментально измеренные зависимости резонансных частот Н0 (слева, красная кривая - известный способ, черная кривая - заявляемый способ) и W0 (справа) от давления в барокамере. Figure 6 shows the experimentally measured dependence of the resonant frequencies of H 0 (left, red curve is a known method, black curve is the inventive method) and W 0 (right) from the pressure in the pressure chamber.
Заявляемый способ основан на особенностях динамики вынужденного рассеяния Манделынтама-Бриллюэна (ВРМБ) в оптических волокнах с сохранением поляризации (РМ волокнах) и особой восприимчивости этого процесса к локальным вариациям двулучепреломления (в т.ч. под влиянием измеряемых внешних воздействий), определяемых путем детектирования и математической обработки сигналов, полученных с выхода волокна при амплитудной модуляции и частотном сканировании задающих оптических полей.  The inventive method is based on the characteristics of the dynamics of stimulated scattering of Mandelyntam-Brillouin (SBS) in optical fibers with preservation of polarization (PM fibers) and the special susceptibility of this process to local variations of birefringence (including under the influence of measured external influences), determined by detection and mathematical processing of signals received from the output of the fiber during amplitude modulation and frequency scanning of the master optical fields.
В данном способе могут быть использованы обычные оптические волокна с сохранением поляризации (РМ волокна), а также применяться РМ волокна особой конструкции и (или) РМ волокна, заключенные в кабель особой констру ции, в обоих случаях обеспечивающие избирательную чувствительность наведенного двулучепреломления к измеряемому внешнему полю.  In this method, conventional optical fibers with conservation of polarization (PM fiber) can be used, as well as specially designed PM fibers and / or PM fibers enclosed in a specially designed cable, in both cases providing selective sensitivity of the induced birefringence to the measured external field .
Способ имеет преимущества в системах, предназначенных для распределенного измерения сразу двух или более видов внешних воздействий (в комбинации с другими методами), а также в случаях, когда необходимо обеспечить лучшие, по сравнению с известными методами, пространственное разрешение, точность измерения и (или) дальность тестируемого участка. Заявляемый вариант устройства реализует предложенный способ. The method has advantages in systems designed for distributed measurement of two or more types of external influences (in combinations with other methods), as well as in cases where it is necessary to provide better spatial resolution, measurement accuracy and (or) the range of the tested area, in comparison with known methods. The inventive variant of the device implements the proposed method.
В реализации способа согласно изобретению излучение на частотах накачки w и стоксового сигнала w* вводится в отрезок оптического волокна с противоположных концов в поляризации одной из главных осей волокна с эффективным показателем преломления пх . Зондирующий сигнал на частоте cJL сонаправленно с сигналом на частоте
Figure imgf000012_0001
вводят в поляризации другой главной оси волокна с эффективным показателем преломления hg . Излучение на частотах co и со* является узкополосным, а на частоте а> широкополосным с известным оптическим спектром, включающим резонансную частоту &> 0 , определяемую условием (2). In the implementation of the method according to the invention, radiation at the pump frequencies w and the Stokes signal w * is introduced into the segment of the optical fiber from opposite ends in the polarization of one of the main axes of the fiber with an effective refractive index n x . A probing signal at a frequency cJ L is co-directional with a signal at a frequency
Figure imgf000012_0001
introduced into the polarization of the other main axis of the fiber with an effective refractive index h g . Radiation at frequencies co and co * is narrow-band, and at frequency a> broadband with a known optical spectrum, including the resonant frequency k> 0 , determined by condition (2).
Вблизи резонанса, описываемого уравнением (1) и уравнением (2) (в присутствии трех упомянутых сигналов), волны, относящиеся к разным поляризациям, взаимодействуют друг с другом через гиперзвуковую волну, образованную в среде парой узкополосных волн, распространяющихся в поляризации X, приводя к рассеянию во встречном направлении в поляризации Y отдельной спектральной компоненты широкополосного сигнала на частоте w , определяемой локальным условием резонанса в точке рассеяния:  Near the resonance described by equation (1) and equation (2) (in the presence of the three mentioned signals), waves belonging to different polarizations interact with each other through a hypersonic wave formed in the medium by a pair of narrow-band waves propagating in polarization X, leading to counter-scattering in the polarization Y of an individual spectral component of a broadband signal at a frequency w determined by the local resonance condition at the scattering point:
Figure imgf000012_0002
Figure imgf000012_0002
Производя мгновенное измерение этой частоты как функцию от времени прихода рассеянного оптического излучения с выхода волокна при согласованной амплитудной модуляции и частотном сканировании задающих оптических полей, измеряются пространственно-частотное распределение резонанса, в частности, распределение по волокну положения резонансного сдвига Hl = w8 U - w* , ширины резонанса, его профиль. По положению резонанса репродуцируется распределение И By instantly measuring this frequency as a function of the time of arrival of the scattered optical radiation from the fiber output with matched amplitude modulation and frequency scanning of the master optical fields, the spatial-frequency distribution of the resonance is measured, in particular, the distribution of the position of the resonant shift H l = w 8 U - w *, resonance width, its profile. The distribution is reproduced by the resonance position. AND
An . Другие характеристики резонанса также могут быть использованы как независимые параметры для измерения внешних воздействий. An. Other resonance characteristics can also be used as independent parameters for measuring external influences.
Необходимыми условиями такого эффекта является близость разности частот узкополосного излучения на частоте
Figure imgf000013_0002
и w* к частоте звуковых колебаний
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0003
-W0| < DW0/2 , где DW0 - ширина полосы Бриллюэновского усиления (см. фиг.1), выбор полосы широкополосного излучения с перекрытием резонансной частоты со 0 , описываемой уравнением (1), достаточное спектральное разрешение устройства измерения мгновенной оптической частоты w . The necessary conditions for this effect is the proximity of the frequency difference of narrow-band radiation at a frequency
Figure imgf000013_0002
and w * to the frequency of sound vibrations
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0003
-W 0 | <DW 0/2, where DW 0 - Brillouin gain band width (1 cm.), The choice of broadband emission band with a resonance frequency overlap with 0 described by equation (1), sufficient spectral resolution measuring device instantaneous optical frequency w.
Производя обработку сигналов, полученных с выхода системы мгновенного измерения частоты при согласованной амплитудной модуляции задающих оптических полей, измеряется пространственное распределение частоты рассеянного сигнала oJs вдоль волокна. По частоте рассеянного сигнала w и известной величине со * по формуле (5) репродуцируется распределение Ап . Другие характеристики резонанса также могут быть использованы как независимые параметры для измерения внешних воздействий. By processing the signals received from the output of the instantaneous frequency measurement system with a consistent amplitude modulation of the driving optical fields, the spatial distribution of the scattered signal frequency oJ s along the fiber is measured. The distribution of An is reproduced from the frequency of the scattered signal w and the known quantity ω * by formula (5). Other resonance characteristics can also be used as independent parameters for measuring external influences.
Существенным отличием заявляемого способа распределенного измерения двулучепреломления в оптических волокнах с сохранением поляризации от известных из уровня техники является использование широкополосного сигнала на фиксированной частоте w со спектральной шириной, по крайней мере, частично перекрывающий область изменения резонанса w 0 вдоль волокна, и измерения мгновенной частоты cos Y оптического сигнала, рассеянного из волокна. Это позволяет избежать времязатратной процедуры сканирования опрашивающего сигнала по частоте и, таким образом, уменьшить время измерения тестируемого участка (при фиксированном диапазоне измерений двулучепреломления) или увеличить динамический диапазон измерений двулучепреломления (при фиксированном времени измерения тестируемого участка). A significant difference between the proposed method of distributed measurement of birefringence in optical fibers with preservation of polarization from those known from the prior art is the use of a broadband signal at a fixed frequency w with a spectral width that at least partially covers the region of change of resonance w 0 along the fiber and measures the instantaneous frequency co s Y of the optical signal scattered from the fiber. This avoids the time-consuming procedure of scanning the interrogating signal by frequency and, thus, reduces the measurement time of the test section (with a fixed birefringence measurement range) or increases the dynamic range of birefringence measurements (with a fixed measurement time of the tested section).
Реализация заявляемого способа распределенного измерения двулучепреломления в оптических волокнах с сохранением поляризации может быть осуществлена при помощи устройства, представленного на фиг.2. Принципиальным отличием заявляемого устройства от существующих аналогов является наличие генератора оптического излучения, вырабатывающего узкополосное оптическое излучение на двух различных частотах w* , со* в окрестности резонансной частоты ВРМБ взаимодействия, описываемого уравнением (1), оптического излучения, вырабатывающего оптическое излучение на частоте coL Y со спектральной шириной, по крайней мере, частично перекрывающий область изменения резонанса wi g o вдоль волокна, а также наличие дополнительных средств, обеспечивающих стабилизацию и независимую перестройку в необходимых пределах разности частот Wc = w* - w* и при необходимости, Н = coL Y - со* , известными методами, и контроль известными методами формы импульса, интенсивности и (или) фазы излучения на этих частотах, оптического спектра излучения на частоте со , а также устройства мгновенного измерения частоты оптического сигнала для измерения мгновенной частоты оптического сигнала, рассеянного из волокна в поляризации U. Implementation of the proposed method for distributed measurement of birefringence in optical fibers while maintaining polarization can be carried out using the device shown in Fig.2. Principled the difference of the claimed device from existing analogues is the presence of an optical radiation generator that generates narrow-band optical radiation at two different frequencies w *, co * in the vicinity of the resonant frequency of the SBS interaction described by equation (1), optical radiation that generates optical radiation at a frequency co L Y с spectral width, at least partially overlapping area changes resonance w i g o along the fiber, as well as the presence of additional means of ensuring stabilization and The dependence rearrangement to the extent necessary frequency difference W c = w * - w * and, if appropriate, H = co L Y - u *, known methods and control methods known per se pulse shape, intensity, and (or) the phase of the radiation at these frequencies, optical the radiation spectrum at a frequency co, as well as a device for instantly measuring the frequency of an optical signal for measuring the instantaneous frequency of an optical signal scattered from a fiber in polarization U.
Два волоконно-оптических выхода генератора на частотах со* и со] оптически связаны с волоконным поляризационным комбайнером 1. Поляризационный комбайнер - это известный волоконно-оптический элемент, который обеспечивает объединение линейных поляризаций от двух входных волокон с сохранением поляризации в двух ортогональных поляризациях одного выходного волокна с сохранением поляризации. При этом излучение на частоте со* вводится в X- поляризацию выходного волокна поляризационного комбайнера 1, а излучение на частоте со] в Y-поляризацию выходного волокна поляризационного комбайнера 1. Two fiber-optic generator outputs at frequencies co * and co] are optically coupled to a fiber polarizing combiner 1. A polarizing combiner is a well-known fiber-optic element that provides the combination of linear polarizations from two input fibers while maintaining polarization in two orthogonal polarizations of one output fiber while maintaining polarization. In this case, radiation at the frequency co * is introduced into the X-polarization of the output fiber of the polarizing combiner 1, and radiation at the frequency co] into the Y-polarization of the output fiber of the polarizing combiner 1.
Волоконно-оптический поляризационный комбайнер оптически связан с волоконно- оптическим РМ циркулятором. РМ циркулятор - это известный волоконно- оптический элемент, который обеспечивает сохранение поляризации и развязку излучения, поступающего с противоположных входов. Излучение на частотах со* и со] через РМ циркулятор в двух независимых линейных поляризациях соответственно X и Y поступает в оптическое волокно, выступающее в качестве чувствительного элемента. Для осуществления заявляемого способа волоконно-оптический выход генератора на частоте w z оптически связано X поляризацией оптического волокна, выступающего в качестве чувствительного элемента. A fiber optic polarizing combiner is optically coupled to a fiber optic PM circulator. PM circulator is a well-known fiber-optic element, which ensures the conservation of polarization and decoupling of radiation coming from opposite inputs. Radiation at frequencies co * and co] through the RM circulator in two independent linear polarizations X and Y, respectively, enters the optical fiber, which acts as a sensitive element. To implement the proposed method, the fiber-optic output of the generator at a frequency wz is optically coupled by the X polarization of the optical fiber acting as a sensitive element.
Используемым оптическим волокном может являться любое волокно с сохранением поляризации (например, типа PANDA), обладающее чувствительностью к изменению физических параметров (температуры, продольного натяжения, поверхностного давления), определяемых через регистрацию величины резонансного сдвига Я0. The optical fiber used can be any polarization-preserving fiber (for example, of the PANDA type), which is sensitive to changes in physical parameters (temperature, longitudinal tension, surface pressure) determined by recording the value of the resonance shift R 0 .
Излучение на частотах
Figure imgf000015_0001
и £ΰz , вышедшее из оптического волокна и содержащее информацию о распределении тестируемых параметров W0 и Я, вдоль волокна (полученное через взаимодействие в волокне с излучением на частотах w£ и cJL ), через РМ циркулятор подается на поляризационный комбайнер 2, выполняющий функцию полязизационного делителя. Поляризационный делитель передает излучение в ортогональных поляризациях в два оптических канала, соответствующих двум поляризациям X и Y. Radiation at frequencies
Figure imgf000015_0001
and £ ΰz, emerging from the optical fiber and containing information on the distribution of the tested parameters W 0 and H, along the fiber (obtained through interaction in the fiber with radiation at frequencies w £ and cJ L ), through the PM the circulator is fed to the polarization combiner 2, which performs the function polysizational divider. A polarization divider transmits radiation in orthogonal polarizations to two optical channels corresponding to two polarizations X and Y.
Оптический сигнал из канала X преобразуется быстрым селективным фотодетектором в электрический сигнал, которые поступают в процессор для накопления, математической обработки и извлечения информации о пространственном распределении тестируемого параметра W0 . The optical signal from channel X is converted by a fast selective photodetector into an electrical signal, which is fed to the processor for accumulation, mathematical processing, and extraction of information about the spatial distribution of the tested parameter W 0 .
Оптический сигнал из канала U поступает в устройство мгновенного измерения частоты, преобразующее входное излучение в цифровой сигнал, содержащий информацию о мгновенной частоте входного оптического излучения w как функции времени прихода излучения в устройство, которая поступает в процессор для накопления, математической обработки и извлечения информации о пространственном распределении тестируемого параметра H .  The optical signal from channel U enters an instantaneous frequency measurement device that converts the input radiation into a digital signal containing information about the instantaneous frequency of the input optical radiation w as a function of the time the radiation arrives at the device, which enters the processor to accumulate, mathematically process, and extract spatial information the distribution of the test parameter H.
Процессор обеспечивает синхронную работу всех элементов системы: задает момент испускания, форму и интенсивность импульсов оптических сигналов в генераторе оптического излучения, сбор и обработку сигналов с фотодетектора и устройства мгновенного измерения частоты (МИЧ). На фиг.З представлена схема генератора оптического излучения, выполненная на основе перестраиваемых полупроводниковых лазеров с распределенной обратной связью. Здесь лазеры представляют собой перестраиваемые полупроводниковые лазеры типа RIO (см. htp://www.rio-inc.com/ ), в которых электронными средствами обеспечивается перестройка и стабилизация частот лазеров относительно задающего лазера. Все лазеры оптически связаны с волоконными усилителями и электрооптическими модуляторами, обеспечивающими посредством синхронизатора синхронизованное по времени формирование импульсов заданной формы и интенсивности, поступающие на три волоконно-оптических выхода генератора, выполненные на волокнах с сохранением поляризации. Помимо перечисленных функций модулятор 3 формирует спектр выходного сигнала на частоте w . The processor ensures the synchronous operation of all elements of the system: sets the moment of emission, the shape and intensity of the pulses of the optical signals in the optical radiation generator, the collection and processing of signals from the photodetector and instant frequency measurement device (MIC). Fig. 3 shows a diagram of an optical radiation generator based on tunable distributed feedback semiconductor lasers. Here, the lasers are tunable semiconductor lasers of the RIO type (see htp: //www.rio-inc.com/), in which the electronic tuning and stabilization of the laser frequencies relative to the master laser is provided. All lasers are optically coupled to fiber amplifiers and electro-optical modulators, which provide, by means of a synchronizer, the time-synchronized generation of pulses of a given shape and intensity, arriving at the three fiber-optic outputs of the generator, made on fibers with preservation of polarization. In addition to the listed functions, the modulator 3 forms the spectrum of the output signal at a frequency w.
На фиг.4 представлена схема устройства мгновенного измерения частоты оптического излучения, выполненная на основе узкополосного полупроводникового лазера с распределенной обратной связью, быстрого селективного фотодетектора и средства мгновенного измерения частоты радиочастотного сигнала. Здесь лазер представляет собой узкополосный полупроводниковый лазер аналогичный упомянутым, в котором электронными средствами обеспечивается перестройка и стабилизация частоты относительно задающего лазера. Устройство оснащено оптическим волоконным РМ ответвителем, который отводит излучение полупроводникового лазера на частоте w{ g и направляет его непосредственно на быстрый фотодетектор для регистрации совместно с измеряемым оптическом сигналом на частоте wg . Радиочастотный сигнал, вырабатываемый фотодетектором, поступает на известное устройство мгновенного измерения частоты радиосигнала, который в режиме реального времени производит обработку спектра радиочастотного сигнала и вырабатывает цифровой сигнал, содержащий информацию о частоте поступающего радиочастотного сигнала как функции времени, который передается в процессор. Постановление абсолютной мгновенной частоты оптического сигнала по частоте регистрируемого радиосигнала осуществляется по известным законам когерентного детектирования. Figure 4 presents a diagram of a device for instantaneous measurement of the frequency of optical radiation, made on the basis of a narrow-band semiconductor laser with distributed feedback, a fast selective photodetector and means for instantly measuring the frequency of an RF signal. Here, the laser is a narrow-band semiconductor laser similar to the aforementioned, in which the electronic means provides tuning and stabilization of the frequency relative to the master laser. The device is equipped with an optical fiber PM coupler that removes the radiation of a semiconductor laser at a frequency w { g and directs it directly to a fast photodetector for registration together with the measured optical signal at a frequency w g . The radio frequency signal generated by the photodetector is fed to a known device for instantly measuring the frequency of a radio signal, which real-time processes the spectrum of the radio frequency signal and generates a digital signal containing information about the frequency of the incoming radio frequency signal as a function of time that is transmitted to the processor. The absolute instantaneous frequency of the optical signal is determined by the frequency of the recorded radio signal according to the well-known laws of coherent detection.
Заявленное устройство являются универсальным, поскольку помимо реализации заявляемых вариантов способа, основанного на четырехчастотном ВРМБ взаимодействии в волокне, также позволяют реализовывать упомянутые выше, известные из уровня техники способы распределенного измерения двулучепреломления в оптических волокнах с сохранением поляризации, основанные на двух- и трехчастотном взаимодействии. The claimed device is universal, because in addition to implementing the claimed variants of the method based on the four-frequency SBS interaction in the fiber, also allow you to implement the above-mentioned, known from the prior art methods of distributed measurement of birefringence in optical fibers with preservation of polarization, based on two- and three-frequency interaction.
В качестве примера конкретной реализации способа, при котором излучение на частотах накачки w* , w и стоксового сигнала ео* вводится в волокно с противоположных концов навстречу друг другу, причем сигнал на частоте <oL Y является широкополосным, а определение двулучепреломления осуществляется по мгновенной частоте рассеянного из волокна сигнала в поляризации Y, ниже приведены результаты экспериментальной демонстрации заявляемого устройства. As an example of a specific implementation of the method, in which radiation at the pump frequencies w *, w and the Stokes signal eo * is introduced into the fiber from opposite ends towards each other, the signal at a frequency <o L Y is broadband, and birefringence is determined by the instantaneous frequency scattered from the fiber signal in the polarization Y, the following are the results of an experimental demonstration of the claimed device.
В эксперименте использовался отрезок РМ волокна (Panda, Fujikura) длиной 520 м. Участок световода на длине 250 м был помещен в термостабилизированную (25 °С) барокамеру. Длина участка волокна, помещенного в барокамеру составляла ~6м. Давление в барокамере изменялось от 1 до 80 МПа, что приводило к локальному изменению двулучепреломления в отрезке волокна, заключенного в барокамеру.  A piece of PM fiber (Panda, Fujikura) with a length of 520 m was used in the experiment. A fiber section at a length of 250 m was placed in a heat-stabilized (25 ° C) pressure chamber. The length of the fiber section placed in the pressure chamber was ~ 6 m. The pressure in the pressure chamber varied from 1 to 80 MPa, which led to a local change in birefringence in the fiber segment enclosed in the pressure chamber.
При фиксированной величине пространственного разрешения ~6м схема измерения позволяла напрямую сравнить число опросов, необходимое для реализации известного и заявляемого способа измерения величины разности показателя преломления (поверхностного давления). Схема измерения была следующей. Узкополосный сигнал на частоте w* представлял собой импульс длительностью ~50нс и амплитудой ~1 W. Узкополосный сигнал на фиксированной частоте w*0 представлял собой непрерывное излучение мощностью -300 мВт. Частота w£ могла перестраивается в пределах 2 ГГц и, таким образом, осуществлялось сканирование по разностной частоте W = w* - w* . Сигнал на частоте coL Y представлял собой импульс длительностью ~25 нс и мощностью ~300 мВт, его задержка относительно переднего фронта импульса на частоте w z составляла ~25 нс. Ширина оптической полосы сигнала на частоте а> контролировалась оптическим фазовым модулятором (в пределах до 5 ГГц) путем подачи на модулятор широкополосного радиосигнала. Узкополосный сигнал на частоте cJf представлял собой непрерывное излучение мощностью ~1 мВт с частотой со] = w]0 + ASGHz синхронизованной по частоте со 0 . With a fixed spatial resolution of ~ 6 m, the measurement scheme made it possible to directly compare the number of surveys needed to implement the known and proposed method for measuring the magnitude of the difference in refractive index (surface pressure). The measurement scheme was as follows. The narrow-band signal at a frequency w * was a pulse of ~ 50 ns in duration and an amplitude of ~ 1 W. The narrow-band signal at a fixed frequency w * 0 was a -300 mW continuous radiation. The frequency w £ could be tuned within 2 GHz and, thus, scanning was carried out at the difference frequency W = w * - w *. The signal at a frequency co L Y was a pulse with a duration of ~ 25 ns and a power of ~ 300 mW; its delay relative to the leading edge of the pulse at a frequency of wz was ~ 25 ns. The optical bandwidth of the signal at a frequency a> was controlled by an optical phase modulator (up to 5 GHz) by applying a broadband radio signal to the modulator. The narrowband signal at a frequency cJ f represented a continuous radiation with a power of ~ 1 mW with a frequency ω] = w] 0 + ASGHz synchronized in frequency with 0 .
Процедура измерений для отдельного участка волокна была следующей. Сначала, сигнал на частоте со] в волокно не подавался, а измерения проводились многократно при сканировании частоты со* и измерении интенсивности выходного сигнала на частоте w , регистрируемого фото детектором. По максимуму этого сигнала определялась резонансная частота W0 , описываемая выражением (1). The measurement procedure for a single fiber section was as follows. At first, a signal at a frequency co] was not supplied to the fiber, and measurements were made repeatedly by scanning the frequency co * and measuring the intensity of the output signal at a frequency w recorded by a photo detector. From the maximum of this signal, the resonance frequency W 0 was determined, which is described by expression (1).
Для реализации известного способа при резонансном значении со*0 волокно многократно опрашивалось импульсным сигналом на частоте со] , с неуширенной полосой генерации (<100кГц). Частота со] сканировалась в пределах 2 ГГц с шагом ~4МГц. При этом измерялась интенсивность сигнала IS Y ( ) , рассеянного из волокна в
Figure imgf000018_0001
To implement the known method at a resonant value of co * 0, the fiber was repeatedly interrogated by a pulsed signal at a frequency co], with a non-expanded lasing band (<100 kHz). The frequency ω] was scanned within 2 GHz in steps of ~ 4 MHz. In this case, the intensity of the signal I S Y () scattered from the fiber into
Figure imgf000018_0001
поляризации Y. Результат измерения усреднялся l]Q (/) = J IS Y (t + t άt за polarization Y. The measurement result was averaged l] Q (/) = JI S Y (t + t άt for
Т0 -т0/2 T 0 T 0/2
характерное время t0 = 60 нс , которое соответствует выбранному пространственному разрешению т0с/п ~ 6м . Для временного момента t = t0 , соответствующего рассеянию в отрезке волокна, помещенного в барокамеру, по результатам опроса строилась зависимость интенсивности IS Y 0 (to ) рассеянного из волокна излучения в поляризации Y от частоты w] и определялась резонансная частота w[ g 0 , соответствующая максимальной интенсивности, и по ней величина Н0 = сол - co 0 .characteristic time t 0 = 60 ns, which corresponds to the selected spatial resolution t 0 s / n ~ 6 m. For a time moment t = t 0 corresponding to scattering in a fiber segment placed in a pressure chamber, the dependence of the intensity I S Y 0 (t o ) of the radiation scattered from the fiber in polarization Y on the frequency w] was constructed from the results of the survey and the resonance frequency w [ g 0 , corresponding to the maximum intensity, and according to it the value of H 0 = co l - co 0 .
Таким образом, описанная процедура требовала проведения . -500 одиночных изменений. Thus, the described procedure required implementation. -500 single changes.
Для реализации заявляемого способа при резонансном значении wί c L волокно опрашивалось сигналом на частоте со , с полосой спектра, уширенной до -3 ГГц специальным радиосигналом, подаваемым на модулятор 3 (Фиг.2). мгновенного измерения оптической частоты сигнала, рассеянного из волокна в поляризации U, он смешивался с сигналом от лазера на частоте со] в поляризации U на быстром фото детекторе и регистрировался быстрым осциллографом. В каждый короткий промежуток времени сигнал отклика наблюдался во временной развертке осциллографа как сигнал биения двух оптических сигналов на разностной частоте
Figure imgf000019_0001
. Сигнал, оцифрованный осциллографом с шагом ~0.5 нс, на каждом временном интервале в 60 нс подвергался спектральному анализу и измеренный спектр усреднялся за 25 идентичных опросов волокна. Усредненный спектр аппроксимировался лоренцевской кривой с целью определения мгновенной пиковой частоты радиосигнала q(ί) . Разностная частота ВРМБ резонанса Н восстанавливалась как Я, (/0 ) = wg +
Figure imgf000019_0002
, где временной момент t = t0 соответствует рассеянию в отрезке волокна, помещенного в барокамеру. Пространственное разрешение при этом составляло величину -6 м. Описанная процедура требовала проведения -25 одиночных изменений. To implement the proposed method with a resonant value w ί c L, the fiber was interrogated by a signal at a frequency с, with a spectral band broadened to -3 GHz by a special radio signal supplied to modulator 3 (Figure 2). An instantaneous measurement of the optical frequency of a signal scattered from a fiber in a polarization U, it was mixed with a signal from a laser at a frequency co] in a polarization U on a fast photo detector and was recorded by a fast oscilloscope. In every short the time span of the response signal was observed in the time base of the oscilloscope as a beat signal of two optical signals at the difference frequency
Figure imgf000019_0001
. The signal digitized by an oscilloscope with a step of ~ 0.5 ns was subjected to spectral analysis at each time interval of 60 ns and the measured spectrum was averaged over 25 identical fiber polls. The averaged spectrum was approximated by the Lorentz curve in order to determine the instantaneous peak frequency of the radio signal q (ί). The difference frequency of the SBS resonance H was restored as H, (/ 0 ) = w g +
Figure imgf000019_0002
, where the time moment t = t 0 corresponds to scattering in a fiber segment placed in a pressure chamber. The spatial resolution in this case was -6 m. The described procedure required -25 single changes.
Спектры рассеяния в терминах частот H(t0) , измеренные по известному (красная кривая) и заявляемому (черная кривая) способу представлены на Фиг.5. Пиковая частота спектра Я0
Figure imgf000019_0003
= 47.583 GHz соответствует давлению в барокамере The scattering spectra in terms of frequencies H (t 0 ), measured by the known (red curve) and the claimed (black curve) method are presented in Figure 5. Peak frequency of the spectrum I 0
Figure imgf000019_0003
= 47.583 GHz corresponds to the pressure in the pressure chamber
-0.1 МПа и двулучепреломлению Dh = hg— - « 3.5 10-4 . При изменении давления -0.1 MPa and birefringence Dh = h g - - “3.5 10 -4 . When pressure changes
<»L0  <»L0
(разницы показателей преломления) изменялись обе резонансные разницы частот Я0 и W0 . Зависимость разностной частоты ВРМБ резонанса Я0 и частоты W0 от давления представлены на Фиг.6. Хорошо видно, что при изменении давления в барокамере от 1 до 80 МПа, величина Я0 изменяется в пределах -8 ГГц с коэффициентом -1.044 MHz/MPa, при этом резонансная частота W0 изменяется в пределах ~80МГц с коэффициентом 0.09 MHz/MPa. Величины двулучепреломления, измеренные известным и заявляемым способом дают значение двулучепреломления, совпадающие с погрешностью <1%. Однако, число опросов волокна (и соответственно суммарное время опроса), необходимое для проведения измерений в заявляемом способе в 20 раз меньше, чем в известном. Этот показатель может быть еще более увеличен за счет уширения полосы генерации опрашивающего сигнала на частоте coL Y и использования более высокоскоростных средств мгновенного измерения частоты оптического сигнала. Таким образом, предложенный способ позволяет значительно уменьшить число опросов оптического волокна, необходимых для измерений распределенного двулучепреломления и соответственно уменьшить время измерения тестируемого участка (при фиксированном диапазоне измерений двулучепреломления) и увеличить динамического диапазон измерений двулучепреломления (при фиксированном времени измерения тестируемого участка). В свою очередь, это позволяет повысить точность измерений, и увеличить длину тестируемого участка. (differences in refractive indices), both resonance differences in the frequencies H 0 and W 0 changed. The dependence of the difference frequency of the SBS resonance R 0 and frequency W 0 on pressure is shown in FIG. 6. It is clearly seen that when the pressure in the pressure chamber changes from 1 to 80 MPa, the value of 0 changes within -8 GHz with a coefficient of -1.044 MHz / MPa, while the resonance frequency W 0 changes within ~ 80 MHz with a coefficient of 0.09 MHz / MPa. The values of birefringence, measured by a known and claimed method give a value of birefringence, coinciding with an error of <1%. However, the number of fiber polls (and accordingly the total polling time) required for measurements in the inventive method is 20 times less than in the known one. This indicator can be further increased by broadening the bandwidth of the interrogation signal at the frequency co L Y and the use of higher-speed means for instantly measuring the frequency of the optical signal. Thus, the proposed method can significantly reduce the number of optical fiber polls required for measuring distributed birefringence and, accordingly, reduce the measurement time of the test site (with a fixed birefringence measurement range) and increase the dynamic measurement range of birefringence (with a fixed measurement time of the test site). In turn, this allows to increase the accuracy of measurements, and to increase the length of the test section.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ распределенного измерения двулучепреломления в оптических волокнах с сохранением поляризации, при котором  1. The method of distributed measurement of birefringence in optical fibers with the preservation of polarization, in which
вводят в отрезок оптического волокна с противоположных концов в поляризации одной из главных осей волокна с эффективным показателем преломления пх оптические сигналы на частотах oo и oof , таких что оо, -w* - WL < DW/2 , где W0 - частота ВРМБ сдвига, DW - полоса ВРМБ усиления вводят в поляризации другой главной оси волокна с эффективным показателем преломления щ зондирующий сигнал на частоте со сонаправленно с сигналом на частоте w* , вызывая генерацию встречного излучения, injected into the optical fiber segment from opposite ends in the polarization of one of the principal axes of the fiber with an effective refractive index n x optical signals at frequencies oo and oof, such that oo, -w * - W L <DW / 2, where W 0 is the SBS frequency shift, DW - the SBS gain band is introduced into the polarizations of the other main axis of the fiber with an effective refractive index n, a probing signal at a frequency co-directed with the signal at a frequency w *, causing the generation of counterpropagating radiation,
отличающийся тем, что  characterized in that
регистрируют мгновенную частоту излучения w] , встречного по отношению к зондирующему сигналу как функцию времени прихода сигнала,  register the instantaneous radiation frequency w], which is encountered with respect to the probing signal as a function of the time of arrival of the signal
определяют пространственное распределение частотного сдвига Н0 = оо] - w8 , соответствующее рассеянию в заданной точке волокна, и определяют по формуле п = г величину двулучепреломления. determine the spatial distribution of the frequency shift H 0 = oo] - w 8 , corresponding to scattering at a given point of the fiber, and determine by the formula n = r the magnitude of birefringence.
w8 w 8
2. Способ распределенного измерения двулучепреломления в оптических волокнах с сохранением поляризации, при котором  2. The method of distributed measurement of birefringence in optical fibers with the preservation of polarization, in which
вводят в отрезок оптического волокна с противоположных концов в поляризации одной из главных осей волокна с эффективным показателем преломления пх оптические сигналы на частотах aof и aof , таких что со, wn WG < DW/2 , где W0 - частота ВРМБ сдвига, DW - полоса ВРМБ усиления вводят в поляризации другой главной оси волокна с эффективным показателем преломления зондирующий сигнал на частоте оо] сонаправленно с сигналом на частоте cof , вызывая генерацию встречного излучения, injected into the segment of the optical fiber from opposite ends in the polarization of one of the main axes of the fiber with an effective refractive index n x optical signals at frequencies aof and aof, such that co, w n W G <DW / 2, where W 0 is the SBS frequency of the shift, DW - the SBS gain band is introduced into the polarization of the other main axis of the fiber with an effective refractive index, the probe signal at the frequency oo] is aligned with the signal at the frequency cof, causing the generation of counter radiation,
отличающийся тем, что  characterized in that
регистрируют мгновенную частоту излучения со] , встречного по отношению к зондирующему сигналу как функцию времени прихода сигнала, определяют пространственное распределение частотного сдвига Н0 = coL Y - w£ , соответствующее рассеянию в заданной точке волокна, и register the instantaneous frequency of radiation co], which is encountered in relation to the probing signal as a function of the time of arrival of the signal, determine the spatial distribution of the frequency shift H 0 = co L Y - w £ corresponding to scattering at a given point of the fiber, and
ЦTs
определяют по формуле п - hg— величину двулучепреломления. determined by the formula n - h g - the value of birefringence.
wi  wi
3. Способ по пп.1, 2, в котором излучение на частотах w* , wz и w является непрерывньш.  3. The method according to claims 1, 2, in which the radiation at frequencies w *, wz and w is continuous.
4. Способ по пп.1, 2, в котором по крайней мере один из оптических сигналов на частотах w* , w* и coL Y является импульсным. 4. The method according to claims 1, 2, in which at least one of the optical signals at frequencies w *, w * and co L Y is pulsed.
5. Способ по любому из пп.1 -4, в котором по крайней мере один из оптических сигналов на частотах ео£ , w* и со является частотно-модулированным.  5. The method according to any one of claims 1 to 4, in which at least one of the optical signals at frequencies eo £, w * and co is frequency-modulated.
6. Способ по любому из пп.1 -4, в котором измеренная величина двулучепреломления корректируется с учетом спектрального состава и интенсивностей оптических сигналов на частотах w* , со* и со .  6. The method according to any one of claims 1 to 4, in which the measured birefringence value is adjusted taking into account the spectral composition and intensities of the optical signals at frequencies w *, co * and co.
7. Устройство распределенного измерения двулучепреломления в оптических волокнах с сохранением поляризации, включающее  7. A device for distributed measurement of birefringence in optical fibers with the preservation of polarization, including
генератор оптического излучения для генерации оптического излучения с заданными характеристиками,  an optical radiation generator for generating optical radiation with predetermined characteristics,
поляризационный комбайнер для объединения линейных поляризаций от двух входных волокон с сохранением поляризации в двух ортогональных поляризациях одного выходного волокна с сохранением поляризации,  a polarization combiner for combining linear polarizations from two input fibers while maintaining polarization in two orthogonal polarizations of one output fiber while maintaining polarization,
поляризационный делитель для разделения входного излучения по двум ортогональным поляризациям в два оптических канала,  a polarization divider to separate the input radiation into two orthogonal polarizations into two optical channels,
РМ циркулятор для развязки излучения, поступающего с противоположных волоконных выходов с сохранением поляризации,  PM circulator for decoupling radiation coming from opposite fiber outputs while maintaining polarization,
оптическое волокно, обладающее чувствительностью к изменению физических параметров, определяемых посредством регистрации величины резонансного сдвига, по крайней мере один фотодетектор, преобразующий оптическое излучение в электрические сигналы,  an optical fiber having sensitivity to changes in physical parameters determined by recording the magnitude of the resonant shift, at least one photodetector that converts optical radiation into electrical signals,
устройство мгновенного измерения частоты оптического сигнала, и процессор для обеспечения синхронной работы всех элементов системы, задающий момент испускания, форму и интенсивность импульсов оптических сигналов в генераторе оптического излучения, и осуществляющий сбор, накопление и математическую обработку сигналов с фотодетекторов и устройства мгновенного измерения частоты, a device for instantly measuring the frequency of an optical signal, and a processor for ensuring synchronous operation of all elements of the system, specifying the moment of emission, the shape and intensity of the pulses of the optical signals in the optical radiation generator, and collecting, accumulating and mathematically processing the signals from photodetectors and instantaneous frequency measuring devices,
причем генератор оптического излучения выполнен с возможностью выработки оптического излучения одновременно на трех различных частотах в окрестности частот
Figure imgf000023_0001
и обеспечивает контроль спектра оптического излучения по крайней мере на частоте w , снабжен средствами стабилизации и независимой перестройки разности частот
Figure imgf000023_0002
= W moreover, the optical radiation generator is configured to generate optical radiation simultaneously at three different frequencies in the vicinity of frequencies
Figure imgf000023_0001
and provides control of the spectrum of optical radiation at least at a frequency w, is equipped with stabilization and independent tuning of the frequency difference
Figure imgf000023_0002
= W
устройство мгновенного измерения частоты оптического сигнала обеспечивает измерение в реальном времени оптической частоты поступающего излучения и передачу этих данных в виде цифровых сигналов в процессор для дальнейшей обработки, и  the device for instantaneous measurement of the frequency of the optical signal provides a real-time measurement of the optical frequency of the incoming radiation and the transmission of these data in the form of digital signals to the processor for further processing, and
процессор обеспечивает синхронную работу отдельных компонентов схемы и статистическую обработку регистрируемых сигналов методом обработки и накопления сигналов.  the processor provides synchronous operation of the individual components of the circuit and statistical processing of the recorded signals by the method of processing and accumulating signals.
8. Устройство распределенного измерения двулучепреломления в оптических волокнах с сохранением поляризации, включающее  8. A device for distributed measurement of birefringence in optical fibers with conservation of polarization, including
генератор оптического излучения для генерации оптического излучения с заданными характеристиками,  an optical radiation generator for generating optical radiation with predetermined characteristics,
поляризационный комбайнер для объединения линейных поляризаций от двух входных волокон с сохранением поляризации в двух ортогональных поляризациях одного выходного волокна с сохранением поляризации,  a polarization combiner for combining linear polarizations from two input fibers while maintaining polarization in two orthogonal polarizations of one output fiber while maintaining polarization,
поляризационный делитель для разделения входного излучения по двум ортогональным поляризациям в два оптических канала,  a polarization divider to separate the input radiation into two orthogonal polarizations into two optical channels,
РМ циркулятор для развязки излучения, поступающего с противоположных волоконных выходов с сохранением поляризации,  PM circulator for decoupling radiation coming from opposite fiber outputs while maintaining polarization,
оптическое волокно, обладающее чувствительностью к изменению физических параметров, определяемых посредством регистрации величины резонансного сдвига, по крайней мере один фотодетектор, преобразующий оптическое излучение в электрические сигналы, an optical fiber having sensitivity to changes in physical parameters determined by recording the magnitude of the resonance shift, at least one photodetector that converts optical radiation into electrical signals,
устройство мгновенного измерения частоты оптического сигнала, и  a device for instantly measuring the frequency of an optical signal, and
процессор для обеспечения синхронной работы всех элементов системы, задающий момент испускания, форму и интенсивность импульсов оптических сигналов в генераторе оптического излучения, и осуществляющий сбор, накопление и математическую обработку сигналов с фотодетекторов и устройства мгновенного измерения частоты,  a processor for ensuring synchronous operation of all elements of the system, setting the moment of emission, the shape and intensity of the pulses of the optical signals in the optical radiation generator, and collecting, accumulating and mathematically processing the signals from photodetectors and devices for instantaneous frequency measurement,
причем генератор оптического излучения выполнен с возможностью выработки оптического излучения одновременно на трех различных частотах в окрестности частот w* , w ,
Figure imgf000024_0001
и обеспечивает контроль спектра оптического излучения по крайней мере на частоте a>s Y , снабжен средствами стабилизации и независимой перестройки разности частот
Figure imgf000024_0002
moreover, the optical radiation generator is configured to generate optical radiation simultaneously at three different frequencies in the vicinity of frequencies w *, w,
Figure imgf000024_0001
and provides control of the spectrum of optical radiation at least at a frequency a> s Y , equipped with stabilization and independent tuning of the frequency difference
Figure imgf000024_0002
устройство мгновенного измерения частоты оптического сигнала обеспечивает измерение в реальном времени оптической частоты поступающего излучения и передачу этих данных в виде цифровых сигналов в процессор для дальнейшей обработки, и  the device for instantaneous measurement of the frequency of the optical signal provides a real-time measurement of the optical frequency of the incoming radiation and the transmission of these data in the form of digital signals to the processor for further processing, and
процессор обеспечивает синхронную работу отдельных компонентов схемы и статистическую обработку регистрируемых сигналов методом обработки и накопления сигналов.  the processor provides synchronous operation of the individual components of the circuit and statistical processing of the recorded signals by the method of processing and accumulating signals.
9. Устройство по пп.7, 8, в котором  9. The device according to claims 7, 8, in which
устройство мгновенного измерения частоты оптического сигнала конструктивно включает  the device for instantaneous measurement of the frequency of the optical signal structurally includes
генератор оптического излучения для генерации узкополосного оптического излучения с заданными характеристиками,  an optical radiation generator for generating narrow-band optical radiation with predetermined characteristics,
по крайней мере один фотодетектор, преобразующий оптическое излучение в электрические сигналы,  at least one photodetector that converts optical radiation into electrical signals,
волоконный РМ ответвитель, на который· направляется сигнал от генератора оптического излучения на частоте wg и посредством которого указанный сигнал объединяется с входным оптическим сигналом для их совместного детектирования, устройство мгновенного измерения частоты радиочастотного сигнала, осуществляющий измерение в реальном времени частоты радиочастотного сигнала, поступающего с фотодетектора и передачу этих данных в виде цифровых сигналов в процессор для дальнейшей обработки. fiber RM coupler, to which the signal from the optical radiation generator is directed at a frequency w g and by means of which the specified signal is combined with the input optical signal for their joint detection, a device for instantaneous measurement of the frequency of the radio frequency signal, which measures in real time the frequency of the radio frequency signal coming from the photodetector and transfers this data in the form of digital signals to the processor for further processing.
10. Устройство по любому из пп. 7-9, отличающееся тем, что целевыми физическими параметрами, определяемыми посредством регистрации величины резонансного сдвига, являются температура, или продольное натяжение, или поверхностное давление.  10. The device according to any one of paragraphs. 7-9, characterized in that the target physical parameters determined by recording the magnitude of the resonance shift are temperature, or longitudinal tension, or surface pressure.
PCT/RU2018/000486 2018-07-23 2018-07-23 Method and device for the distributed measurement of birefringence in polarization-maintaining fibres (embodiments) WO2020022921A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2018/000486 WO2020022921A1 (en) 2018-07-23 2018-07-23 Method and device for the distributed measurement of birefringence in polarization-maintaining fibres (embodiments)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2018/000486 WO2020022921A1 (en) 2018-07-23 2018-07-23 Method and device for the distributed measurement of birefringence in polarization-maintaining fibres (embodiments)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020022921A1 true WO2020022921A1 (en) 2020-01-30

Family

ID=69181734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/000486 WO2020022921A1 (en) 2018-07-23 2018-07-23 Method and device for the distributed measurement of birefringence in polarization-maintaining fibres (embodiments)

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2020022921A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113810248A (en) * 2021-09-16 2021-12-17 中国电子科技集团公司第五十四研究所 Distributed time-frequency link signal synchronization performance oriented test and evaluation method
CN114978307A (en) * 2022-05-20 2022-08-30 北京交通大学 Single-branch detection instantaneous frequency measurement system based on polarization maintaining optical fiber birefringence effect

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7463346B2 (en) * 2005-04-14 2008-12-09 Fujikura Ltd. Optical fiber birefringence measurement method and measurement device, and optical fiber polarization mode dispersion measurement method and optical fiber
CN102589857A (en) * 2012-03-08 2012-07-18 哈尔滨工业大学 Method and device for measuring distributed-type polarization maintaining optical fiber double refraction based on Brillouin dynamic grating
RU2539849C2 (en) * 2013-04-17 2015-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Уникальные волоконные приборы" Method and apparatus for distributed measurement of birefringence in fibres with polarisation preservation (versions)
RU2627018C1 (en) * 2016-07-18 2017-08-02 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" Radiation-resistant single-mode light guide with large linear birefringence for fiber-optic gyroscope

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7463346B2 (en) * 2005-04-14 2008-12-09 Fujikura Ltd. Optical fiber birefringence measurement method and measurement device, and optical fiber polarization mode dispersion measurement method and optical fiber
CN102589857A (en) * 2012-03-08 2012-07-18 哈尔滨工业大学 Method and device for measuring distributed-type polarization maintaining optical fiber double refraction based on Brillouin dynamic grating
RU2539849C2 (en) * 2013-04-17 2015-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Уникальные волоконные приборы" Method and apparatus for distributed measurement of birefringence in fibres with polarisation preservation (versions)
RU2627018C1 (en) * 2016-07-18 2017-08-02 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" Radiation-resistant single-mode light guide with large linear birefringence for fiber-optic gyroscope

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113810248A (en) * 2021-09-16 2021-12-17 中国电子科技集团公司第五十四研究所 Distributed time-frequency link signal synchronization performance oriented test and evaluation method
CN113810248B (en) * 2021-09-16 2023-12-29 中国电子科技集团公司第五十四研究所 Test and evaluation method for signal synchronization performance of distributed time-frequency link
CN114978307A (en) * 2022-05-20 2022-08-30 北京交通大学 Single-branch detection instantaneous frequency measurement system based on polarization maintaining optical fiber birefringence effect
CN114978307B (en) * 2022-05-20 2023-09-01 北京交通大学 Single-branch detection instantaneous frequency measurement system based on polarization-maintaining fiber birefringence effect

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Muanenda Recent advances in distributed acoustic sensing based on phase-sensitive optical time domain reflectometry
EP3588015B1 (en) Brillouin and rayleigh distributed sensor
US7480460B2 (en) Dynamic strain distributed fiber optic sensor
EP3376169B1 (en) Temperature or strain distribution sensor
EP2976603B1 (en) Brillouin optical distributed sensing device and method with improved tolerance to sensor failure
Chin et al. Sub-centimeter spatial resolution in distributed fiber sensing based on dynamic Brillouin grating in optical fibers
CN111051832B (en) Photoelectric device for optical fiber distributed measurement
US9784567B2 (en) Distributed brillouin sensing using correlation
CN104180833A (en) Optical time domain reflectometer simultaneously sensing temperature and stress
CN103090894A (en) Distributed optical fiber sensing device and method based on Brillouin Er-doped fiber laser
US20170307474A1 (en) Method and Apparatus for Measuring the Local Birefringence along an Optical Waveguide
EP3066423B1 (en) Single-end brillouin optical distributed sensing device and method
WO2016080415A1 (en) Measurement device and sensor system
JP2019203859A (en) Device and method for measuring brillouin frequency shift
Lee et al. Interrogation techniques for fiber grating sensors and the theory of fiber gratings
WO2020022921A1 (en) Method and device for the distributed measurement of birefringence in polarization-maintaining fibres (embodiments)
US11549860B2 (en) Method and system for interrogating optical fibers
RU2444001C1 (en) Brillouin reflectometer
Hartog et al. Non-linear interactions with backscattered light: a truly single-ended Brillouin optical time-domain analysis technique
RU2539849C2 (en) Method and apparatus for distributed measurement of birefringence in fibres with polarisation preservation (versions)
US20230075887A1 (en) High sampling rate optical fiber sensor
Diaz et al. High performance Brillouin distributed fibre sensor
RU2797693C1 (en) Method for measuring parameters of refractive index inhomogeneities along the length of an optical fibre and an optical frequency domain reflectometer
Youn et al. High-resolution optical correlation-domain analysis on Brillouin dynamic grating using a matched filter and a differential measurement scheme
RU2229693C2 (en) Reflectometer to measure distribution of voltage and temperature in fiber light guides

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18927591

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18927591

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1