Las fibras ópticas son capaces de detectar con qué tipo de material o líquido han entrado en contacto. Crédito:EPFL / Desmond Chow
En los últimos años las fibras ópticas han servido como sensores para detectar cambios de temperatura, como un termómetro, y presión, como un nervio artificial. Esta técnica es particularmente útil en estructuras como puentes y gasoductos.
Los investigadores de EPFL han desarrollado un nuevo método que permite a las fibras ópticas identificar si están en contacto con un líquido o un sólido. Esto se logra simplemente generando una onda de sonido con la ayuda de un haz de luz dentro de la fibra. El estudio fue realizado por el Grupo de Fibra Óptica (GFO) dirigido por Luc Thévenaz dentro de la Escuela de Ingeniería y ha sido publicado en Comunicaciones de la naturaleza .
Un sensor que no perturba la luz
No más ancho que un mechón de cabello, una fibra óptica de vidrio transmite una luz que varía según cuatro parámetros:intensidad, fase, polarización y longitud de onda. Estos parámetros se alteran cuando la fibra se estira o cambia la temperatura, permitiendo que la fibra actúe como un sensor al detectar grietas en estructuras o temperaturas anormales. Pero hasta ahora no era posible determinar qué sucedía alrededor de la fibra sin que la luz se escapara de la fibra, que interrumpe su camino.
El método desarrollado en EPFL utiliza una onda de sonido generada dentro de la fibra. Es una onda de hiperfrecuencia que rebota regularmente en las paredes de la fibra. Este eco varía en diferentes lugares dependiendo del material con el que entre en contacto la onda. Los ecos dejan una huella en la luz que se puede leer cuando el rayo sale de la fibra, lo que permite trazar un mapa del entorno de la fibra. Esta huella es tan tenue que apenas perturba la luz que se propaga dentro de la fibra. El método podría usarse para detectar lo que sucede alrededor de una fibra y enviar información basada en la luz al mismo tiempo.
Desmond Chow en el laboratorio. Crédito:Alain Herzog / EPFL
Los investigadores ya han sumergido sus fibras en agua y luego en alcohol, antes de dejarlos al aire libre. Cada vez, su sistema fue capaz de identificar correctamente el cambio en el entorno. "Nuestra técnica permitirá detectar fugas de agua, así como la densidad y salinidad de los fluidos que entran en contacto con la fibra. Hay muchas aplicaciones potenciales, "dice Thévenaz.
Detección espacial y temporal
Estos cambios en el entorno se localizan gracias a un sencillo método basado en el tiempo. "Cada impulso de onda se genera con un ligero desfase de tiempo. Y este retraso se refleja en la llegada del rayo. Si hubiera alguna perturbación en el camino, podemos ver cuáles eran y determinar su ubicación, "explica Thévenaz." Por el momento, podemos localizar perturbaciones a unos diez metros, pero tenemos los medios técnicos para aumentar nuestra precisión a un metro ".
La idea de utilizar una onda de sonido en fibras ópticas surgió inicialmente de los investigadores asociados del equipo en la Universidad Bar-Ilan en Israel. Deberían seguir proyectos de investigación conjunta.
