Sensore in fibra ottica a rivelazione coerente per la localizzazione di vibrazioni meccaniche

Nel presente lavoro è stato proposto e sviluppato un sensore distribuito in fibra ottica basato su architettura interferometrica ad anello (doppio Mach-Zehnder), in grado di rilevare e localizzare fenomeni dinamici (vibrazioni meccaniche ed acustiche) su lunghezze di fibra di km. L'obiettivo è quello di ottenere una tecnica di misura caratterizzata da costi contenuti e semplicità realizzativa, che risulti applicabile anche in campi in cui gli attuali sensori distribuiti in fibra ottica commerciali, che sfruttano la tecnica di lettura OTDR abbinata a fenomeni di retrodiffusione in fibra, richiederebbero investimenti eccessivi. I sistemi interferometrici tipicamente soffrono il problema del fading di polarizzazione, ovvero la possibilità di perdita di segnale utile dovuta alle fluttuazioni casuali dello stato di polarizzazone dei segnali propaganti in fibra. In questo lavoro viene proposto di far ricorso ad un componente recentemente utilizzato nei sistemi di trasmissione a rivelazione coerente, ovvero l'ibrido a diversità di fase e polarizzazione, per gestire la problematica della polarizzazione. Tuttavia, l'utilizzo dell'ibrido richiede una riconfigurazione del layout interferometrico tradizionale, e prevede il ricorso ad una struttura sbilanciata in cui le prestazioni sono fortemente influenzate dal rumore di fase introdotto dalla larghezza di riga della sorgente utilizzata. È stato implementato il modello matematico per la demodulazione dei segnali interferometrici e per la localizzazione della vibrazione agente sul sensore, e sono state effettuate simulazioni numeriche per valutare la sensitivity e l'accuratezza spaziale della localizzazione per il sensore proposto, in funzione di diverse lunghezze di fibra sensibile. I risultati simulativi sono poi stati validati confrontandoli con le misure ottenute dal setup sperimentale opportunamente realizzato in laboratorio.