Rayleigh geri saçılma tabanlı fiber optik sensörlerde performans iyileştirilmesi

Bu tez çalışmasında, öncelikle, 10 km'lik bir test fiberi boyunca konnektör konumlarını bulmada başarılı olan OptiSystem kullanılarak bir Optik Zaman Alanı Reflektometre (OTDR) sistemi simüle edildi. Daha sonra simüle edilmiş OTDR sistemi, 22 km'lik bir fiber boyunca konnektör konumlarını başarılı bir şekilde tespit etmek için laboratuvarda oluşturuldu. Ayrıca, düşük frekanslı (LF) tetikleme sinyalinin darbe genişliğinin ve tepeden tepeye voltajının alınan lazer sinyali üzerindeki etkileri gözlemlenmiştir. Biased ve non-biased foto dedektörlerin algılama yetenekleri gözlemlenmiştir. Veri toplama sürecini ve parametre değişikliklerini tamamen otomatikleştirmek için bir MATLAB uzaktan kumanda kodu oluşturuldu. Uzaktan kumanda kodunda Programlanabilir Araçlar için Standart Komutlar (SCPI) komut protokolü kullanıldı. Daha sonra OTDR sisteminin performansı artırılmaya çalışıldı. Konektörlerin yüksek yansıma kaybı etkileri fiber eklemeler kullanılarak ortadan kaldırıldı. Test fiberinin ucundaki bir yalıtkanın etkisi gözlemlendi. OTDR izlemeyi geliştirmek için bir GUI tasarlanmıştır. Son olarak, Rayleigh tabanlı optik zaman alanı reflektometre (R-OTDR) sıcaklık sensörü kurulumunda farklı fiber türlerinin uyumlulukları açısından bir araştırma yapılmıştır. Standart tek modlu fiberden (SMF) oluşan bir referans test kurulumunun karşılaştırma için bir arka plan oluşturdu. Bu kurulumda -50.25 dBm Rayleigh tepkisi ve 0.002 dB/°C sıcaklık hassasiyeti elde edildi. Daha sonra yüksek derecede doğrusal olmayan fiber (HNLF), dispersiyonu kaydırılmış fiber (DSF) ve polarizasyonu koruyan fiber (PMF) için Rayleigh tepkileri gözlemlendi. Rayleigh saçılımları: HNLF -39.83dBm, DSF -34.03 dBm ve PMF -31.34dBm olarak kaydedildi. PMF en iyi Rayleigh tepkisini gösterdiğinden, klasik bir R-OTDR sıcaklık sensörü kurulumunda fiber test altında (FUT) olarak gözlemlenmek üzere seçildi. Sıcaklık R-OTDR kurulumunda kullanılan PMF ile 0,018dB/°C sıcaklık hassasiyeti elde edildi. Sonuç olarak PMF fiberin R-OTDR kurulumlarında SMF'ye göre yüksek sıcaklık hassasiyetine sahip olduğu tespit edilmiştir. Daha karmaşık alternatiflerin aksine, PMF kullanılarak çok daha basit bir kurulumla daha kısa fiber uzunluklarında sıcaklık ölçümlerinin yapılabileceği gösterilmiştir.