Demonstration of distributed shape sensing based on Brillouin scattering in multi-core fibers

In this paper we demonstrate distributed shape sensing based on stimulated Brillouin scattering in a multi-core fiber (MCF). Brillouin optical time-domain analysis with differential pulse-width pairs is implemented to measure the local tangential strain-induced variation of the Brillouin frequency shift along different cores of the fiber. Employing the differential strain measured in multiple off-center cores in the MCF, distributed profiles of both bending angle and fiber curvature are parametrically retrieved. The paper presents the first demonstration of distributed bending sensing, providing the cornerstone to further develop the system into a fully distributed 3D shape sensor.

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Curvature and shape distributed sensing using Brillouin scattering in multi-core fibers

Luc Thévenaz, Marcelo Alfonso Soto Hernandez, Zhiyong Zhao

Distributed curvature and shape sensing using Brillouin scattering in multi-core fiber (MCF) is presented for the first time to the best of our knowledge, by exploiting bend-dependent Brillouin frequency shift (BFS) in off-center cores.

Optical Society of America2016

Diffusion Brillouin

La 'diffusion Brillouin' est la diffusion inélastique de la lumière par les ondes acoustiques d'un milieu. Dans une expérience de diffusion Brillouin, on illumine un milieu à l'aide d'un faisceau laser et on détecte la lumière diffusée à une fréquence légèrement différente. Les décalages en fréquence observés sont de l'ordre de 1 à 200 GHz environ. La mesure de ce décalage permet de remonter à certaines propriétés du milieu. Cet effet a été prédit en 1914 par Léon Brillouin.

Multi-mode optical fiber

Multi-mode optical fiber is a type of optical fiber mostly used for communication over short distances, such as within a building or on a campus. Multi-mode links can be used for data rates up to 100 Gbit/s. Multi-mode fiber has a fairly large core diameter that enables multiple light modes to be propagated and limits the maximum length of a transmission link because of modal dispersion. The standard G.651.1 defines the most widely used forms of multi-mode optical fiber.

Diffusion Rayleigh

La diffusion Rayleigh est un mode de diffusion des ondes, par exemple électromagnétiques ou sonores. Elle opère lorsque la longueur d'onde est beaucoup plus grande que la taille des particules diffusantes. On parle de diffusion élastique, car cela se fait sans variation d'énergie, autrement dit l'onde conserve la même longueur d'onde. Elle est nommée d'après John William Strutt Rayleigh, qui en a fait la découverte.