Les fibres optiques permettent à notre ère d'internet, car ils transportent de grandes quantités de données partout dans le monde. Les fibres sont également une excellente plate-forme de capteurs. Ils peuvent atteindre des centaines de kilomètres, simplement enchâssé dans des structures, et peut être installé dans un environnement dangereux où l'utilisation de l'électricité est interdite. Cependant, les capteurs à fibre optique sont également confrontés à un défi fondamental.

"Tout ce que la lumière touche est notre royaume, ", déclare le doctorant Hagai Diamandi de la faculté d'ingénierie de l'Université Bar-Ilan en Israël. "En cela, nous voulons dire que toute mesure optique exige que la lumière touche le milieu à tester." Fibres optiques standard, cependant, sont conçus pour faire exactement le contraire. "Les fibres standard sont constituées d'une gaine de verre, avec un bien plus fin, noyau interne, " poursuit Diamandi. " La lumière est guidée au coeur, et tous les efforts sont faits pour empêcher la lumière de fuir à l'extérieur. Une substance à l'essai, dans la plupart des cas, se trouve à l'extérieur du revêtement beaucoup plus grand. Malheureusement, la lumière guidée ne touche pas une grande partie du monde extérieur."

Une solution possible est disponible basée sur d'autres formes de propagation dans la même fibre. Le doctorant Yosef London explique :« En plus du mode core, la lumière peut se propager dans la fibre en remplissant toute la gaine. Dans ce cas, il peut "sentir" ce qu'il y a à l'extérieur. » Mais comment faire passer la lumière du mode de base « normal » à ces modes de gainage ? Londres poursuit :« Ici, il y a un hic. Le couplage aux modes de bardage nécessite l'inscription de permanents, des perturbations périodiques dans le milieu fibreux, appelés "grilles". Les réseaux sont écrits à des points spécifiques, emplacements discrets. Vous ne pouvez pas les effacer ou les déplacer." Pour cette raison, les capteurs en mode gainage sont limités à des mesures ponctuelles uniquement.

La principale force des capteurs à fibre optique est l'analyse spatialement distribuée, dans lequel chaque segment de fibre sert de nœud de mesure indépendant. Les modes de gaine ne pouvaient pas prendre en charge les mesures distribuées, jusqu'à maintenant. L'idée de rupture est venue d'un troisième doctorant du groupe, Gil Bashan :« Il existe une alternative à l'utilisation de réseaux. On peut plutôt lancer deux ondes optiques fortes dans la fibre. Lorsque leurs fréquences sont bien choisies, les deux ondes peuvent entraîner des oscillations acoustiques à l'intérieur du coeur de la fibre, à des fréquences hypersoniques très élevées. Ces ondes acoustiques deviennent nos grilles. » Le principe est connu sous le nom de grilles dynamiques de Brillouin. Contrairement à l'inscription permanente, Les réseaux dynamiques Brillouin s'allument et s'éteignent à volonté. Ils peuvent également être confinés à de courts segments d'emplacements arbitraires, et balayé le long de la fibre. "Le principe est utilisé entre les modes de cœur des fibres depuis plus d'une décennie, " dit Bashan. " Nous le reportons sur les modes de gainage. "

Dans un article publié récemment dans Optique journal, le groupe signale un capteur à fibre en mode gaine distribuée, une première du genre. Ce faisant, ils ont dû surmonter des obstacles considérables. Le conseiller Prof. Avi Zadok explique :« Il existe une grande disparité de taille entre les modes de cœur et de gaine. Les modes de cœur sont confinés à une région très étroite. Les modes de gaine s'étendent sur une zone 200 fois plus grande. Pour cette raison, nous craignions que le couplage entre les deux modes soit faible et inefficace." Néanmoins, l'équipe a pu montrer la mesure précise de l'indice de réfraction en dehors de la limite de gaine de la norme, fibre optique non modifiée. La résolution spatiale des mesures était de huit centimètres. L'analyse a correctement identifié des sections de fibres courtes immergées dans l'eau et l'éthanol, et clairement distingué entre les deux. L'incertitude dans les mesures de l'indice était à la quatrième décimale.

Le professeur Zadok conclut :« Nous avons démontré un nouveau concept de capteurs à fibre optique. Il répond à un défi de plusieurs décennies :la cartographie distribuée de l'indice de réfraction en dehors de la gaine de la fibre standard, où la lumière n'atteint pas." Le capteur peut être utilisé pour la détection de fuites dans les infrastructures critiques, et la surveillance des procédés dans l'industrie pétrochimique, usines de dessalement, production d'aliments et de boissons et plus encore.