ES2297946T3

ES2297946T3 - Sensor de temperatura, de fibra optica.

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Publication number: ES2297946T3
Application number: ES99968709T
Authority: ES
Inventors: Mohamed Bouamra
Original assignee: TALLTEC TECHNOLOGIES HOLDINGS; TALLTEC TECHNOLOGIES HOLDINGS SA
Current assignee: TALLTEC TECHNOLOGIES HOLDINGS; TALLTEC TECHNOLOGIES HOLDINGS SA
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2008-05-01
Anticipated expiration: 2019-09-03
Also published as: DE69937612D1; WO2000014498A1; EP1114300A1; CA2342811A1; US6511222B1; EP0984254A1; DE69937612T2; EP1114300B1; JP2002524728A

Abstract

Sensor de temperatura, de fibra óptica, que comprende una fuente óptica (10, 30), para suministrar una señal óptica, una parte sensible de fibra óptica (14, 34), un circuito de detección óptica y de tratamiento (18, 38), para recibir y analizar la señal óptica emitida por la fuente óptica y que atraviesa la parte sensible, y por lo menos una línea de transmisión, de fibra óptica (12, 32), para unir la parte sensible (14, 34) a la fuente óptica (10, 30), y al circuito de detección y de tratamiento (18, 38), estando dispuesta, la citada parte sensible de la fibra óptica, según una red de por lo menos una curvatura de estructura plana, sobre una longitud determinada (N1) y con una amplitud de curvatura determinada (A1), caracterizado por el hecho de que, la línea, o cada línea de transmisión, se encuentra constituida por un núcleo y por lo menos por una envoltura óptica externa, siendo decrecientes los índices ópticos del núcleo y de la por lo menos una envoltura óptica, siendo sensiblemente iguales los coeficientes de variación de los índices ópticos, con la temperatura, en amplitud y en signo, y por el hecho de que, la parte sensible, se encuentra conformada según un ramal de fibra óptica, rodeado por lo menos por una capa suplementaria de un material de índice inferior al índice la envoltura o envolturas ópticas, y que varía en función de la temperatura, en sentido inverso del índice óptico del núcleo de la parte sensible (14, 34), de tal forma que convierta a la citada parte (14, 34) sensible a la temperatura, mediante modulación positiva o negativa de su apertura numérica (digital) local.

Description

Sensor de temperatura, de fibra óptica.

La presente invención, se refiere al sector de los sensores de temperatura, y concierne, de una forma más particular, a un sensor de temperatura, de fibra óptica, de reducidas dimensiones.

Actualmente, los sensores o captadores de temperatura, de fibra óptica, se reparten en dos categorías: la primera categoría, concierne a los sensores o captadores ópticos, denominados extrínsecos y, la segunda categoría a los sensores o captadores ópticos a los que se les denomina intrínsecos. En los sensores o captadores ópticos denominados extrínsecos, la fibra óptica, es un elemento pasivo, que asegura una simple función de la línea de transmisión, y ésta debe ser, por consiguiente, perfectamente insensible al tamaño físico a medir. Por el contrario, para los sensores o captadores ópticos intrínsecos, es la fibra óptica, en sí misma, la que es el elemento sensible al tamaño a medir, la cual actúa directamente sobre las características físicas propias de la fibra.

Se conoce, principalmente, a raíz de la patente francesa FR 2 664 695, un sensor de temperatura, de fibra óptica, del tipo intrínseco, en el cual, la fibra óptica del tipo multimodo que comporta una longitud de enlace, de ida (desde la fuente óptica) y una longitud de enlace, de retorno (hacia el circuito de detección y de explotación), se encuentra conformada, en su parte sensible, en concordancia con un devanado o enrollamiento de curvatura determinada y de varias vueltas, dispuesto en el medio a vigilar. Este sensor, se basa en las propiedades de birrefringencia de una fibra óptica curvada. Se conoce, en efecto, el hecho de que, la curvatura de una fibra, al inducir tensiones en esta fibra, provoca pérdidas de propagación y, por lo tanto, una reducción de la intensidad luminosa
transmitida.

No obstante, un sensor de temperatura de este tipo, presenta todavía numerosos inconvenientes. En primer lugar, la configuración de la parte sensible de la fibra óptica, enrollada sobre varias vueltas, influye sobre las dimensiones y la duración o tiempo de vida del sensor. Cada fibra óptica, presenta, efectivamente, un radio de curvatura crítico, Rc, para el cual, acontece una fractura de la fibra (por ejemplo, para una fibra totalmente de sílice, de radio exterior r, este radio de curvatura crítico, es igual 100 r/3,3). Así, por lo tanto, las dimensiones de un sensor, vienen impuestas por esta dimensión mínima y, la duración o tiempo de vida del sensor, será tanto más reducida, cuanto más se aproxime, el diámetro del devanado o enrollamiento, a este diámetro crítico de fractura. Por consiguiente, el recurso a una fibra óptica multimodo, engendra unas condiciones de explotación particularmente severas. En efecto, un fibra de este tipo, comporta un gran número de modos de propagación, los cuales dependen fuertemente, a la vez, de las características opto-geométricas de la fibra (índice y radio del núcleo, perfil de índice, apertura numérica [digital]), las condiciones de inyección de la fuente óptica (ángulo sólido y longitud de onda de emisión, distancia fuente - fibra, alineamiento axial y angular), del acondicionamiento de la línea de transmisión (recorrido rectilíneo o curvo) y de la temperatura ambiente. Por consiguiente, es muy difícil el obtener unas distribuciones modales idénticas, de un sensor u otro. Finalmente, en tales tipos de guías ópticas curvadas, la respuesta en temperatura, se encuentra directamente ligada a la distribución modal en la entrada de la fibra, y se admite que, únicamente las primeras longitudes de curvaturas, contribuyen eficazmente en la producción de las pérdidas de transmisión, casi estabilizándose efectivamente las perdidas, más allá de una cierta longitud.

La presente invención, tiene por lo tanto por objeto, un sensor de temperatura, de fibra óptica, de reducidas dimensiones, que presenta no obstante una gran linealidad y una gran extensión de medición, y dispuesto de tal forma que permita su explotación industrial.

Estas finalidades pretendidas como objetivos, se alcanzan mediante un sensor de temperatura, de fibra óptica, que comporta una fuente óptica para suministrar una señal óptica, una primera línea de transmisión, de fibra óptica, unida a la fuente óptica, una parte sensible de fibra óptica unida a la primera línea de transmisión de fibra óptica, una segunda línea de transmisión de fibra óptica unida a la parte sensible de fibra óptica, y un circuito de detección óptica y de tratamiento, unido a la segunda línea de transmisión, de fibra óptica, para recibir y analizar la señal óptica transmitida por la fuente óptica y que atraviesa la fibra óptica, caracterizado por el hecho de que, la citada parte sensible de fibra óptica, se encuentra montada sobre un soporte plano y curvado, sobre una longitud determinada (N1) y con una amplitud de curvatura determinada (A1). De una forma preferente, la parte sensible, se encuentra curvada periódicamente (T1).

Mediante esta estructura particularmente sencilla, en donde, la parte sensible de la fibra óptica, se encuentra conformada según una guía de onda óptica que presenta unas características perfectamente determinadas, es posible obtener unas mediciones de temperatura particularmente precisas. Además, la utilización de una fibra óptica, ofrece, a un sensor de este tipo, una inmunidad total, con respecto a las perturbaciones de origen electromagnético, así como una seguridad total, en medio sensible, principalmente, explosivo.

En una variante de realización, este sensor de temperatura, de fibra óptica, puede estar desprovisto de una segunda línea de transmisión, la cual se reemplaza, entonces, por una elemento reflector, plano, unido directamente a la parte sensible de fibra óptica, el cual se monta sobre un soporte plano y curvado periódicamente (T1), sobre una longitud determinada (N1) y con una amplitud de curvatura determinada (A1).

\newpage

Según la naturaleza de la fibra óptica utilizada para formar la parte sensible, el período de la curvatura T1, se elige de tal forma que satisfaga, o bien la inigualdad siguiente:

2\pi/T1 \geq 1/\rho^{2}kn_{1} + 2\surd\Delta/\rho,

\hskip0,5cm

para una fibra de salto de índice,

o bien ya sea la igualdad siguiente:

T1 = \rho\pi \surd(2/\Delta),

\hskip0,5cm

para una fibra de gradiente de índice parabólico,

en donde,

k = 2\pi/\lambda, es el módulo del vector de onda y, \lambda, es la longitud de onda óptica;

n_{1}, es el índice del material del núcleo de la fibra óptica;

\Delta = n_{1}-n_{2}/n_{2}, es la diferencia relativa de los índices de los materiales del núcleo y de la envoltura de la fibra óptica, y

\rho, es el radio del núcleo de la fibra óptica.

Según una forma preferente de realización, la parte sensible de la fibra óptica del sensor de temperatura en concordancia con la presente invención, se encuentra precedido y seguido de un tramo de fibra, respectivamente, corriente abajo y corriente arriba, montado sobre un soporte plano y curvado periódicamente (T_{2}, T_{3}), sobre una longitud determinada (N2, N3), y con una amplitud de curvatura determinada (A2, A3). De una forma preferente, estas longitudes determinadas de los ramales de fibras ópticas, corriente arriba y corriente abajo, son idénticas.

Los períodos de curvatura determinados de los ramales de fibras ópticos, corriente arriba y corriente abajo, se determinan de tal forma que se obtenga un acoplamiento óptimo entre todos los modos de propagación guiados, sin provocar acoplamientos con los modos radiantes.

De una forma ventajosa, la fibra óptica, es una fibra multimodo y se encuentra constituida por materiales de núcleo y de envolturas (de entre las cuales, una envoltura externa), de índices decrecientes. Ésta se encuentra rodeada, al nivel de su parte sensible, de por lo menos una capa suplementaria de un material de índice superior al índice de la envoltura externa de la fibra, y con unas propiedades ópticas, con respecto a la temperatura, diferentes a las del núcleo de la fibra óptica. Según una primera realización, la capa de material suplementaria, puede presentar un índice óptico decreciente con la temperatura, mientras que, el material del núcleo, presenta, en sí mismo, un índice óptico constante o creciente con la temperatura. Según una segunda realización, esta capa de material suplementaria, puede presentar un índice óptico creciente con la temperatura, cuando el material del núcleo, presenta, en sí mismo, un índice óptico constante o decreciente con la temperatura.

De una forma preferente, las primera y segunda líneas de transmisión, de fibra óptica, se encuentran entrelazadas, con objeto de formar una red de curvaturas de reducida amplitud y de período determinado. Este período determinado, se elige de tal forma que se obtenga un acoplamiento óptimo entre los modos de propagación guiados, sin provocar acoplamientos entre los modos radiantes.

De una forma ventajosa, la fuente óptica, se elige entre las tres fuentes siguientes: una fuente luminosa, coherente, del tipo láser, una fuente de luz parcialmente coherente, del tipo diodo superluminiscente, o una fuente de luz reducidamente coherente, del tipo diodo luminiscente.

La presente invención, se refiere igualmente a un dispositivo de medición de temperatura, provisto de dos sensores de temperatura, tales como los que se han descrito anteriormente, arriba, encontrándose alimentados, estos dos sensores dispuestos el uno junto al otro, por una fuente óptica común, y suministrando, cada uno de éstos, una señal óptica de salida, al nivel respectivamente de un primer detector y de un segundo detector. En una primera forma de presentación, la parte sensible de fibra óptica de uno de estos sensores, se encuentra dotada de insensibilidad a la temperatura, con objeto de permitir el suministro, al nivel del detector correspondiente, de una señal de referencia, sensiblemente constante con la temperatura. En una segunda forma de realización, las partes sensibles de la fibra óptica, de estos dos sensores, tienen materiales con coeficientes de variación de índice con la temperatura, de signos opuestos, con el fin de permitir el suministro, al nivel del primer detector y del segundo detector, de señales ópticas que tengan variaciones opuestas con la temperatura, constituyendo, la suma de estas dos señales, una señal de referencia sensiblemente constante con la temperatura. Esta segunda forma de realización, permite principalmente obtener una referencia para liberarse de las grandes perturbaciones.

La invención, se refiere igualmente a un dispositivo de medición de la temperatura, equipado con un primer sensor de temperatura en conformidad con la estructura anteriormente citada, con una fuente óptica, una línea de transmisión de ida, una parte sensible de bucle único, una línea de transmisión de retorno, y un primer detector, estando destinado, este primer sensor, a cooperar con un segundo sensor de temperatura, en donde, una parte sensible, se encuentra dispuesta en las proximidades inmediatas de la parte sensible del primer sensor, de tal forma que se capte la totalidad o parte del flujo luminoso radiante, emitido en las cercanías del citado bucle único, y dirigirlo hacia un segundo detector, por mediación de una o de varias líneas ópticas de transmisión, llegando, las señales ópticas, al nivel del primer y el segundo detectores, que tienen las señales ópticas opuestas con la temperatura. Debido a ello, la suma ponderada de estas dos señales, puede constituir una señal de referencia sensiblemente constante con la temperatura. El análisis de las señales de variación de las dos señales detectadas, permite igualmente distinguir los efectos propios de la temperatura, de los otros efectos perturbadores. Así, de este modo, toda variación del mismo signo, de las dos señales producidas por los sensores, se atribuirá a efectos no ligados al tamaño a medir. Esto es lo que pasa, cuando el cable de transmisión, se somete a curvaturas que provocan una baja simultánea de la señal, en la salida de los dos sensores. Éste es también el caso, cuando la intensidad de la fuente fluctúa. Después de la numerización (digitalización) y tratamiento informático de las señales, pueden aportarse correcciones, mediante la acción sobre la fuente óptica, sobre los circuitos de amplificación de las señales o, todavía mejor, utilizando un algoritmo apropiado. Las dos señales, pueden igualmente someterse a operadores aritméticos, proporcionando un resultado del tipo ratiométrico (de relación de mediciones). Este resultado, puede obtenerse procediendo

\hbox{a utilizar operadores analógicos o mediante tratamiento
informático.}

En una primera forma de realización, la parte sensible del primer sensor o captador de temperatura, y una fibra óptica, utilizada como antena receptora, se curvan, sobre un radio vecino, estando unidas, las dos extremidades libres de la fibra receptora, vía líneas de transmisión óptica, a un segundo transmisor. En una segunda forma de realización, esta parte receptora del segundo sensor o captador, es de forma recta, y se encuentra dispuesta lo más próxima posible de la parte sensible del primer sensor o captador, estando unida, su extremidad opuesta, a un segundo detector, por mediación de una línea óptica de transmisión.

En estos dos casos, el dispositivo de medición de temperatura, puede comportar, además, un dispositivo óptico adicional, insertado entre las partes sensibles de los dos sensores, haciendo función de concentrador de luz, con el fin de aumentar el rendimiento de transferencia de la luz, del primer sensor, hacia el segundo sensor. Este dispositivo óptico adicional, se encuentra formado, de una forma ventajosa, por un material, cuyo índice de refracción, es cercano del de la envoltura óptica que recubre al núcleo de la fibra del segundo sensor, y ligeramente superior al índice del material de envoltura óptica, que recubre al núcleo del primer sensor. En la primera forma de realización anteriormente citada, arriba, este dispositivo adicional, presenta una forma semi-anular, de reducida sección transversal, de tal forma que se pueda insertar entre las dos partes sensibles, curvadas, del primer y segundo sensores. En la segunda forma de realización, anteriormente citada, arriba, éste presenta una forma en cuadrante de círculo, con una base redondeada, de la misma curvatura que la parte sensible del primer sensor, y un vértice o cúspide puntiagudo, que entra en contacto con la parte sensible del segundo sensor.

Finalmente, la presente invención, encuentra aplicación con un dispositivo de medición de temperatura, equipado con un sensor de temperatura, del tipo reflector, anteriormente citado, arriba, que comporta una fuente óptica, una línea de transmisión, de fibra óptica, una parte sensible de fibra óptica, un elemento reflector plano, y un primer detector, comportando además, este sensor, una red de difracción, emplazada justo antes de la parte sensible de la fibra óptica, para hacer retro-reflejar, como señal de referencia, una parte del espectro de la señal óptica emitida por la fuente óptica, un elemento difractor plano, dispuesto justo antes de esta fuente óptica, que permite dirigir esta señal de referencia, hacia un segundo detector y, estando dirigida, la señal óptica de medición, hacia el primer detector, después de haber atravesado, igualmente, este elemento difractor, plano. De una forma preferente, la fuente óptica, es del tipo espacialmente coherente, tal como un diodo láser o un diodo superluminiscente.

Otras características y ventajas de la presente invención, resaltarán mejor, a raíz de la descripción que se facilita a continuación, realizada a título indicativo y no limitativo, con relación a los dibujos anexados, en los cuales:

- la figura 1, es un primer ejemplo de realización, de un sensor óptico de temperatura según la invención;

- la figura 2, muestra una variante de realización del sensor de la figura 1;

- la figura 3, muestra un primer ejemplo de configuración de medición, que integra el sensor de la figura 1;

- la figura 4, muestra un segundo ejemplo de configuración de medición, que integra el sensor de la figura 1;

- la figura 5, detalla la parte sensible del sensor óptico de la figura 4;

- la figura 6, muestra un tercer ejemplo de configuración de medición, que integra el sensor de la figura 1;

- la figura 7, muestra la parte sensible del sensor óptico de la figura 6;

- la figura 8, es un segundo ejemplo de realización de un sensor óptico según la presente invención;

- la figura 9, muestra una variante de realización del sensor óptico de la figura 8, y

- la figura 10, muestra un cuarto ejemplo de configuración que integra el sensor de la figura 8.

Un primer ejemplo de realización de un sensor de temperatura en concordancia con la presente invención, es el que se ilustra en la figura 1. Este sensor, comporta una fuente óptica 10, un línea de transmisión, de ida, de fibra óptica 12, una parte sensible, de fibra óptica 14, una línea de transmisión, de retorno, de fibra óptica 16, y un circuito de detección y de tratamiento 18. Las líneas de transmisión, de ida, y de retorno, y la parte sensible, se encuentran formadas, de una forma ventajosa, en una fibra óptica única. De todos modos, estas líneas de transmisión, pueden también encontrarse formadas por dos fibras ópticas, distintas, unidas a la parte sensible, formada entonces por una guía de onda
óptica.

La fuente óptica 10, de emisión de una señal óptica, puede ser una fuente de luz coherente espacialmente, del tipo láser, o simplemente parcialmente coherente, del tipo de diodo superluminiscente, o incluso débilmente coherente, del tipo de diodo luminiscente.

La línea de transmisión, de ida 12, se encuentra constituida por una fibra óptica multimodo, convertida en intrínsicamente poco sensible a la temperatura, debido a la sensible igualdad (en amplitud y signo) de los coeficientes de variación de índice, con la temperatura de los materiales del núcleo y de la envoltura, constitutivos de esta fibra óptica. Esta condición, se verifica especialmente con una fibra clásica denominada "todo sílice", en donde, los materiales de núcleo y de envoltura, se encuentran formados por un mismo material. De una forma preferente, con el fin de asegurar una mejor capacidad de excitación modal y de liberarse de la mejor forma de la condiciones de inyección, al nivel de la fuente óptica, esta fibra, se elige del tipo con un gradiente de índice parabólico. De todos modos, puede también pretenderse el empleo de una fibra de salto de índice. Del mismo modo, con el fin de evitar la utilización de conectores ópticos o de acopladores de lentillas, los cuales presentan el inconveniente de una mala reproductibilidad, en el momento del desmontaje/re-montaje, una extremidad de esta línea de transmisión, se fija de una forma solidaria a la fuente óptica 10, por ejemplo, mediante encolado, o a la salida de un proceso de fusión y, eventualmente, a través de un dispositivo de colimación (no representado).

La línea de transmisión, de retorno 16, presenta una configuración análoga a la de la línea de ida, encontrándose entonces fijada de una forma solidaria, una extremidad de esta línea, al elemento de detección 18, eventualmente, a través de un dispositivo de focalización (no representado).

De una forma ventajosa, las dos líneas de transmisión, de ida y de vuelta, se encuentran entrelazadas, la una con respecto a la otra, de tal forma que formen una red de curvaturas de reducida amplitud (para limitar las pérdidas debidas a los modos radiales de la fibra), y de período, elegido para que se excite el conjunto de los modos de propagación guiados por la fibra óptica. Se realiza así, de este modo, un acoplamiento óptimo de estos modos guiados, y se habla entonces de distribución modal de equilibrio. El conjunto fuente - línea de transmisión de ida, y elemento de detección - línea de transmisión, de retorno, puede montarse en una caja y, a continuación, soldarse y fijarse a una tarjeta electrónica de tratamiento común.

El circuito de detección y de tratamiento 18, comporta un elemento fotodetector optoelectrónico, de conversión de la señal óptica recibida en señal eléctrica (por ejemplo, un fototransistor o un fotodiodo), y elementos de tratamiento electrónico de esta señal, para deducir la temperatura a evaluar. En el bien entendido, tal y como se verá más adelante, se realizará una relación de referencias del sensor, al nivel de estos elementos de tratamiento, para liberarse de los diferentes tamaños perturbadores susceptibles de perturbar las mediciones como los efectos de las curvaturas sobre las líneas de transmisión, las diversas fluctuaciones de orígenes térmicos o las variaciones de temperatura no deseadas en las líneas de transmisión, por ejemplo.

La parte sensible de fibra óptica 14, destinada a asegurar la medición de la temperatura, mediante el contacto o inmersión en el medio a vigilar, se conforma en guía de onda óptica multimodo, y se dispone según un red de curvaturas de estructura plana, con unas tensiones de deformación nulas.

La constante de propagación de un modo \beta, en una fibra óptica multimodo cualquiera, definida por sus parámetros enteros, \mu y \nu, que describen respectivamente la dependencia radial y azimutal del campo electromagnético que se encuentra asociada con ésta, responde la ecuación siguiente:

\beta_{\mu,\nu} = kn_{1} [1-2\Delta][\alpha + 2/\alpha * (2\mu + \nu)/(\rho^{2}k^{2}n_{1}{}^{2}\lambda)]^{\alpha / \alpha + 2}]^{0.5}

en donde,

n_{1}, es el índice el material del núcleo de la fibra óptica;

\Delta = n_{1}-n_{2}/n_{2}, es la diferencia relativa de los índices de los materiales del núcleo y de la envoltura, de la fibra óptica;

\alpha, es un coeficiente que define el perfil espacial del índice de refracción de la fibra (\alpha = 2, corresponde a una fibra de gradiente de índice parabólico), y

\rho, es el radio del núcleo de la fibra óptica.

\newpage

Las condiciones o límites impuestos a los modos de propagación guiados en la fibra, deben satisfacer la relación

0 < (2\mu + \nu)^{2} < \Delta(\rho kn_{1})^{2} \alpha / \alpha + 2

La presencia de un defecto que presente una periocidad T, tal que,

\Delta \beta = 2\pi / T

puede acoplar modos o grupos de modos que satisfagan a la regla de selección unida al acoplamiento del vecino más próximo.

Así, de este modo, para una fibra de salto de índice (\alpha \rightarrow \infty), el distanciamiento entre los modos vecinos, viene dado por la ecuación:

\Delta \beta_{(\mu,\nu)(\mu,\nu + 1)} = 1/(\rho kn_{1})^{2} [1 + 2(2\mu + \nu)]

Según las delimitaciones de los bornes de los modos guiados:

1/\rho^{2}kn_{1} \leq \Delta \beta \leq 1/\rho^{2} kn_{1} + 2\surd \Delta / \rho

Así, de este modo, si el defecto mecánico periódico de frecuencia 2\pi/T, se aplica a una fibra óptica de salto de índice, puede observarse:

- o bien ningún acoplamiento, si:

2\pi/T \leq 1/\rho^{2} kn_{1}

- o bien un acoplamiento entre los únicos módulos guiados:

(1)1/\rho^{2}kn_{1} \leq 2\pi/T \leq 1/\rho^{2}kn_{1} + 2\surd \Delta / \rho

- o bien un acoplamiento entre modos guiados y modos radiantes, si:

(2)2\pi / T \geq 1/\rho^{2}kn_{1} + 2\surd \Delta / \rho

En el caso de una fibra óptica de gradiente de índice parabólico (\alpha = 2), el distanciamiento entre módulos, es independiente de su orden. Así, de este modo, cualquier defecto de período T, acoplará el conjunto de los modos de propagación guiados y radiantes, con una intensidad ligada especialmente a la amplitud de este defecto (la adopción de no microcurvas múltiples de T, permite igualmente la obtención de picos de atenuación):

\Delta \beta_{(\mu,\nu)(\mu,\nu + 1)} = 2\pi/T = \surd (2\Delta) / \rho

o incluso, todavía

(3)T = \rho\pi \surd (2 / \Delta)

en donde,

\Delta = n_{1}-n_{2}/n_{2}, es la diferencia relativa de los materiales del núcleo y la envoltura de la fibra óptica y, \rho, es el radio del núcleo de la fibra óptica.

La aplicación de las relaciones (2) ó (3), permite definir el período de las microcurvaturas T1 y la amplitud de las deformaciones de la red A1, en función de la sensibilidad de la medición y de la extensión de la medición que se buscan. El número N1 de períodos de la red, se encuentra esencialmente definido mediante la superficie de contacto disponible con el medio a vigilar. Como mínimo, principalmente, en el caso de una medición puntual, como la ilustrada en la figura 1, este número, podrá ser inferior a la unidad, pudiendo entonces ser suficiente, un semi-período (medio período), para realizar la parte sensible del sensor, y obtener un semi-bucle (medio bucle) de retorno, necesario para el enlace con la línea de transmisión de retorno. La figura 2, es otro ejemplo del sensor, en el cual, la parte sensible, comporta seis períodos, teniendo, los ramales corriente arriba y corriente abajo, cada uno de ellos, tres períodos.

En la actualidad, pueden pretenderse dos técnicas de realización de la parte sensible de la fibra óptica. Una primera técnica conocida, consiste en crear una guía de onda óptica específica, procediendo a integrar directamente la fibra óptica en un substrato de silicio o de vidrio, previamente conformado. La segunda técnica, utiliza un procedimiento consistente en un proceso térmico, para darle forma a la fibra óptica. Este proceso, puede insertarse o bien ya sea en el ciclo de fabricación, de la fibra, o bien ya sea en el momento de la elaboración de la parte sensible del sensor. En este último caso, la fibra, se desnuda de su revestimiento mecánico, en una cierta longitud y, eventualmente, se desnuda también de sus envolturas ópticas y, a continuación, se fija sobre un soporte plano, provisto de curvaturas preestablecidas. Se procede, a continuación, a llevar el conjunto a una temperatura suficiente como para asegurar un reblandecimiento de los materiales y, después, una vez que la fibra haya tomado su forma micro-curvada, esta parte desnudada, se reviste con una o varias capas de materiales de índices decrecientes, ópticamente compatibles con el índice del núcleo de la fibra, pero que presentan unas propiedades de variaciones, con respecto a la temperatura, que son diferentes de las del núcleo. De una forma preferente, un último material, el cual puede también hacer la función de caja, proporcionará, a la parte sensible del captador o sensor, su resistencia mecánica y su comportamiento mecánico definitivos.

Se notará el hecho de que, este procedimiento de dotación de forma, permite obtener una fibra óptica, micro-curvada, de tensiones de deformación nulas, lo cual garantiza una larga duración o tiempo de vida para el sensor, así como su exención de los efectos elasto-ópticos.

Según una característica preferencial de la presente invención, la parte sensible de la fibra óptica 16, se encuentra precedida y seguida por dos ramales idénticos de fibra óptica 20, 22, convertidos en insensibles a la temperatura, y dispuestos igualmente sobre un soporte plano, según una red determinada de las curvaturas. El rol interpretativo del primer ramal, o ramal de ida, es el de optimizar la distribución moda, con objeto de obtener una distribución modal del equilibrio, en la entrada de la parte sensible, y el rol interpretativo del segundo ramal, o ramal de retorno, es el de reconstituir esta distribución modal de equilibrio, en la salida de esta parte sensible. Así, de este modo, es posible garantizar un comportamiento idéntico de las líneas de transmisión, de ida, y de retorno y, por lo tanto, una mejor reproductibilidad de la respuesta del captador o sensor.

El período T2, T3, se fija a partir de la relación (1), procediendo a igualar los términos del medio y de la derecha, asegurando así, de este modo, esta inigualdad, un acoplamiento óptimo (sin pérdidas), entre todas las formas de propagación guiadas en la fibra, sin provocar acoplamientos con los modos radiantes. No obstante, al no poder ser perfecta, una igualdad de este tipo, puede operarse, de todos modos, un acoplamiento con los modos radiantes, de donde procede la necesidad de prever un valor de amplitud correspondiente A2, A3, suficientemente reducido, como para limitar las pérdidas. El número N2, N3 de períodos, se elige tal y como precedentemente, en función de la superficie de contacto disponible.

El funcionamiento del sensor de temperatura en concordancia con la presente invención, se basa en el principio de la modulación de identidad (denominado, también, de amplitud), en una fibra óptica. Éste se basa en la medición de la potencia recogida, en la salida de la fibra óptica, la cual es función de las variaciones de apertura mecánica (ON) por efectos térmicos.

Así, de este modo, la medición de la temperatura, puede poner en ejecución dos principios complementarios: el primer principio, resulta de una modulación positiva de la apertura digital o numérica de la fibra óptica y, el segundo principio, de forma inversa, resulta de la modulación negativa de esta apertura. La elección del uno o del otro de estos dos modos de funcionamiento, dependerá esencialmente de la elección que se tomará, para los materiales que componen la parte sensible de la fibra óptica, de una forma más precisa, para los coeficientes de variación en función de la temperatura (en valor y en signo), de los índices del núcleo y de la envoltura o envolturas ópticas de la
fibra.

Así, por lo tanto, para obtener una modulación positiva de la apertura digital o numérica, será suficiente el elegir, para el núcleo de la parte sensible, de la fibra óptica, un material ópticamente transmisor, y que presente un índice constante o creciente con la temperatura (por ejemplo, la sílice), mientras que, para las envolturas ópticas y, especialmente, para la envoltura más externa, será suficiente el elegir un material de índice óptico compatible con el núcleo, pero decreciente con la temperatura (por ejemplo, la silicona). En esta forma de funcionamiento del sensor, una aumento de la temperatura, conllevará un aumento de la apertura numérica o digital, correspondiendo, el valor mínimo de la señal óptica, a su extinción, que se obtiene mediante la temperatura de funcionamiento correspondiente a la más baja. Por el contrario, para obtener una modulación negativa de la apertura numérica o digital, se elegirán materiales con unas propiedades mecánicas inversas con respecto a los precedentes. En este modo de funcionamiento, un aumento de la temperatura, conllevará una disminución de la apertura numérica o digital, permitiendo entonces, la temperatura de funcionamiento más baja, obtener el valor máximo de la señal óptica correspondiente, a su saturación.

Estas dos temperaturas límite, definen la extensión de la medición del sensor, dentro de la cual, la respuesta del sensor puede considerarse como lineal, en función de la temperatura. Se apreciará el hecho de que, un cálculo de estos dos límites inferior y superior de temperatura, puede efectuarse de una forma muy simple y clásica, a partir de la determinación del ángulo de refracción limite de una fibra curvada, que puede expresarse en función del radio de curvatura de esta fibra, y del ángulo de refracción límite de una fibra rectilínea.

En el bien entendido, antes de proceder a cualquier utilización, será conveniente el proceder a un calibrado del sensor, con el fin de limitar los errores de medición ligados clásicamente a la dispersión de las características de los componentes utilizados en la fabricación de la fibra óptica y sus fluctuaciones temporales. Un procedimiento sencillo de establecimiento de un patrón de evaluación, podrá así, aplicarse, de este modo, en el momento de la instalación del sensor, en el medio a vigilar, por ejemplo, procediendo a la medición, para una temperatura de referencia dada, a la cual le corresponde una respuesta del patrón de evaluación del sensor.

Adicionalmente, además, con el fin de eximirse de las variaciones de señal recogidas, además de las que se encuentran ligadas a la temperatura, resulta una medida clásica, el proceder a un marco de referencia del sensor. Su función, es la consistente en detectar las variaciones de señal ligadas a grandes perturbaciones distintas del efecto de la temperatura a medir, por ejemplo, los efectos de las curvaturas sobre las líneas de transmisión, la presión, o las deformaciones térmicas de los materiales.

La figura 3, ilustra un primer ejemplo de un dispositivo de medición de la temperatura, dando como resultado dos estructuras idénticas a la del sensor de temperatura definido precedentemente, y alimentadas por una fuente óptica común 30. Se recordará el hecho de que, este sensor, comporta, además de esta fuente óptica común, una primera línea de transmisión, de ida 32, una primera parte sensible 34, una primera línea de transmisión, de retorno 36, y un primer detector 38. Se adjunta, a este primer sensor, un segundo sensor, que tiene una segunda línea de transmisión, de ida 42, fijada solidariamente a la fuente óptica común 30, una segunda parte sensible 44, una segunda línea de transmisión, de retorno 46, y segundo detector 48. Adicionalmente, además, el conjunto de las líneas de transmisión, se encuentra conformado según un entrelazado periódico de las fibras ópticas, de tal forma que se conserve, en todos los puntos de esta línea, unas distribuciones modales idénticas.

En una primera variante de realización, la segunda parte sensible 44, la cual, del mismo modo que las líneas de transmisión 32, 36; 42, 46, se ha convertido en intrínsicamente insensible a la temperatura, constituye un sensor de referencia, para la medición, la cual se efectúa con la primera parte sensible 34 (la cual se emplaza en el medio a vigilar). Así, de este modo, con esta configuración, todas las variaciones (grandes perturbadores), distintos que los que resultan de la temperatura, que actuarán paralelamente, sobre cada una de las dos estructuras del sensor, podrán anularse por mediación de un bucle de contra-reacción (no representado), aplicado sobre la fuente óptica. En la salida de los dos detectores del dispositivo de medición, se dispondrá, por una parte, de una señal de medición y, por otra parte, de una señal de referencia, sensiblemente constante con la temperatura.

En una segunda variable de realización, la primera y la segunda parte sensibles 34, 44, se posicionarán tan cerca como sea posible, la una con respecto a la otra, en el medio a vigilar pero, las fibras ópticas que las componen, se eligen de entre materiales que tienen unos coeficientes de variación de índice con la temperatura, de una forma preferente, de la misma amplitud, pero de signos opuestos. Una elección apropiada de los radios de curvatura y de las envolturas de amplificación, para los captadores o sensores, permitirán compensar las diferencias inherentes a los materiales, y obtener una extensión de medición, lineal. En la salida de los detectores, se encontrarán a disposición, una primera señal de medición, creciente con la temperatura (funcionamiento en modulación positiva), y una segunda señal de medición, decreciente con la temperatura (funcionamiento en modulación negativa), constituyendo, la suma de estas dos señales, una señal de referencia, sensiblemente constante con la temperatura. De la misma forma que precedentemente, el análisis de los signos de variación de las dos señales de medición acopladas con un bucle de contra-reacción, permitirá discriminar los efectos de la temperatura, de los de los otros, consistentes en los grandes perturbadores. Efectivamente, cualquier variación del mismo signo, de las dos señales, se atribuirá a los efectos no ligados a la temperatura, lo cual es por ejemplo el caso, cuando las líneas de transmisión, se someten a curvaturas que provocan una reducción de la señal en la salida de la fibra óptica, o cuando la intensidad de la fuente óptica fluctúa.

Las figuras 4 y 6, muestran un segundo y un tercer ejemplos del dispositivo de medición de temperatura, que integra, por una parte, a un primer sensor que presenta una estructura idéntica a las ilustradas precedentemente, pero, en una versión de núcleo único (tal y como se ilustra sobre la figura 1) y, por porta parte, un segundo sensor, destinado a cooperar con el primero, para liberarse de los efectos distintos que los de la temperatura. El primer sensor, de fibra óptica, comporta una fuente óptica 70, una línea de transmisión, de ida 72, una segunda parte sensible que presenta un bucle único 74, una línea de transmisión, de retorno 76, y un primer detector 78. El conjunto de las líneas de transmisión, de ida y de retorno, se encuentran conformadas, según un entrelazado periódico de las fibras ópticas, de forma que se conserven, en cualquier punto de estas líneas, unas distribuciones modales idénticas. Este primer sensor, es del tipo sensor o captador micro-curvado, de modulación positiva, con una primera señal, creciente con la temperatura. El segundo sensor, se encuentra también formado por una fibra óptica, en donde, una porción sensible, se encuentra dispuesta en las proximidades inmediatas de la parte sensible del primer sensor, de tal forma que se capte la totalidad o parte del flujo luminoso radiante, emitido en la cercanías de la curvatura del bucle único. Este segundo sensor, funciona según el principio de una antena encargada de captar la energía luminosa perdida por el primer sensor. La fibra óptica utilizada como antena, se convierte en intrínsicamente insensible a los efectos de la temperatura, y no se excita mediante ninguna señal óptica, fuera de la emitida por la parte sensible y curvada de la primera fibra óptica. A continuación, la señal captada, se transporta, por mediación de una o de varias líneas ópticas de transmisión, hacia un segundo detector.

En la configuración de la figura 4, las fibras emisora (la parte sensible del primer sensor o captador 74) y receptora (la parte sensible del segundo sensor o captador 80), se curvan sobre un radio vecino. Las dos extremidades libres de la fibra receptora, se encuentran unidas, vía las líneas de transmisión 82, 84, a un segundo detector 86. Según una primera forma ventajosa de realización, los núcleos de las dos fibras, bañan en un material que juega un rol interpretativo de envoltura óptica común. La transmisión de la luz, desde la una hacia la otra, se realiza mediante difusión, a través de material ópticamente activo, cuyo índice de refracción, es ligeramente inferior a los índices del núcleo de las dos fibras. Según otra forma preferente de realización, puede insertarse un dispositivo adicional, entre las dos fibras, con la finalidad de aumentar el rendimiento de transferencia de la luz, hacia el segundo sensor, recolectando y concentrando la luz difundida por el material. Este dispositivo, juega igualmente un rol interpretativo de aislamiento, de tal modo que, la fibra receptora, pueda conservar su curvatura numérica o digital propia, la cual sea independiente de los efectos de la temperatura. Esta forma de de disposición particular, permite obtener unas variaciones de señales, proporcionales, entre los dos sensores o captadores.

En su forma más simple, y tal como se ilustra en la figura 5, el material constitutivo de este dispositivo óptico adicional, puede ser del tipo de vidrio, con un índice cercano al de la envoltura óptica que recubre al núcleo de la fibra del segundo sensor, y ligeramente superior al índice del material de la envoltura óptica que recubre al núcleo del primer sensor. Éste posee, también, una forma semi-anular 88, de reducida sección transversal, de tal forma que se pueda insertar entre las partes sensibles curvadas de los dos sensores o captadores 74, 88.

En la configuración de la figura 6, la fibra receptora (la parte sensible del segundo sensor 90), es de forma recta, y se encuentra dispuesta lo más cercano posible a la fibra emisora (la parte sensible del primer sensor 74). Su extremidad opuesta, se encuentra unida a un segundo detector 94, por mediación de una línea de transmisión 92. Al mismo tiempo, entre las dos fibras, se encuentra previsto un dispositivo adicional que juega un rol interpretativo concentrador y aislante. Las propiedades ópticas del material constitutivo de este dispositivo óptico adicional, son de la misma naturaleza que las precedentes, pero, su forma geométrica, ilustrada en la figura 7, es sin embargo diferente. Ésta presenta, efectivamente, en esta segunda configuración, una forma de cuadrante de círculo 96, con una base redondeada, de la misma curvatura que la parte sensible del primer sensor 74, y una cúspide o vértice puntiagudo, que entra en contacto con la parte sensible del segundo sensor 90.

De la misma forma que en la configuración de la figura 3, se dispone, siempre, en la salida de los dos detectores 78; 86, 94 de dos señales que varían en sentido contrario, con la temperatura. Debido a esta circunstancia, la suma ponderal de estas dos señales, puede constituir una señal de referencia, sensiblemente constante con la temperatura. Por otra parte, cuando la temperatura aumenta, las pérdidas de la señal óptica, producidas alrededor de la parte sensible curvada el primer sensor, decrecen, conllevando un aumento de la señal de salida del primer sensor, y una disminución de la señal de salida del segundo sensor. Las señales procedentes de los dos sensores, se correlacionan fuertemente, y permiten, después de un tratamiento apropiado (analógico o numérico [digital]), el discriminar el efecto propio de la temperatura, con respecto a los otros efectos. Así, de este modo, en el momento de una fluctuación de la energía emitida por la fuente óptica 7, se habrá estimulado, bien ya sea un aumento, o bien ya sea una disminución, de las dos señales de salida de los dos sensores. El resultado, es idéntico, en el caso de deformaciones mecánicas de las líneas de transmisión óptica.

De una forma más particular, en el caso de un tratamiento analógico, las dos señales, se someten a operadores aritméticos, que proporcionan un resultado del tipo ratiométrico (de relación métrica). En el caso de un tratamiento numérico (digital), estas señales, se envían previamente a un conversor analógico/digital, programándose a continuación un microcontrolador, para aportar correcciones mediante la acción sobre la fuente o sobre los detectores, por mediación de un algoritmo apropiado.

La figura 8, muestra un segundo ejemplo de realización de un sensor de temperatura, de fibra óptica, según la invención, en una configuración en reflexión. Se vuelve a encontrar, en este sensor, la fuente óptica, con su diodo emisor 10, la línea de transmisión, de ida, de fibra óptica 12, cuya extremidad, se encuentra fijada, de forma solidaria, a esta fuente óptica, la parte sensible de la fibra óptica 14, que prolonga su línea de transmisión y que se encuentra intercalada entre los dos ramales de fibra 20, 22, y el circuito de detección y de tratamiento que comporta una célula fotodetectora 18 y que, en esta configuración, puede integrarse a la fuente óptica (una separación del diodo emisor y de la célula fotodetectora, es evidentemente del todo posible, mediante el recurso a un sensor 27, o cualquier otro dispositivo separador, como el que se ilustra en la figura 9). Por el contrario, la línea de transmisión, de retorno, se encuentra ausente de esta configuración, y se encuentra reemplazada por un elemento reflector, plano, como por ejemplo, un espejo 24.

Un dispositivo de referenciado, particularmente bien adaptado a esta configuración en reflexión, se describe ahora, con relación a la figura 10. Se utiliza una fuente 50, espacialmente coherente (láser o diodo superluminiscente), para inyectar una señal óptica en la línea de transmisión de fibra óptica 52, a través de un elemento óptico, difractor, plano 54. Una red de transmisión (por ejemplo, red de Braga 56), emplazada justo antes de la parte sensible de la fibra óptica 58, hace retro-reflejar una parte del espectro de la señal óptica emitida, el cual, insensible a la temperatura, sirve entonces de señal de referencia. La parte de la señal óptica transmitida por la red de difracción, recorrerá dos veces la parte sensible 58, debido a la presencia del espejo 80. La señal de retorno, de espectro diferente del primero, a continuación, emprenderá el mismo camino que la señal de referencia. Justo antes que la fuente óptica 50, el elemento óptico difractor 54, permitirá discriminar las dos señales ópticas de medición y de referencia, siendo cada una de ellas detectada por un detector distinto 62, 64.

El sensor de fibra óptica en concordancia con la presente invención, presenta unas ventajas muy numerosas. Cítense, por ejemplo, una muy gran linealidad, una importante extensión de la medición, en una gama de temperaturas comprendida dentro de unos márgenes que van de -200 a 1000ºC, una muy gran resolución, del orden de 10^{-4}ºC, una duración o tiempo de vida muy grande, unas sensibilidad regularmente repartida, debido al restablecimiento constante de las distribuciones modales, unas dimensiones muy reducidas, una fijación particularmente fácil, por la estructura plana de la parte sensible, una buena reproductibilidad, unos costes de producción moderados, y una facilidad de puesta en ejecución.

Nótese, todavía, el hecho de que, esta estructura, se encuentra particularmente bien adaptada en el caso en el que se busque el determinar un valor medio de temperatura, a partir de diferentes zonas del medio a vigilar. Es suficiente, en efecto, el emplazar una parte sensible sobre cada una de estas zonas, y unirlas mediante líneas de transmisión, siendo suficientes una fuente óptica y un detector, para asegurar la emisión y la recepción de la señal óptica que atraviesa esta red de sensores.

Claims

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1. Sensor de temperatura, de fibra óptica, que comprende una fuente óptica (10, 30), para suministrar una señal óptica, una parte sensible de fibra óptica (14, 34), un circuito de detección óptica y de tratamiento (18, 38), para recibir y analizar la señal óptica emitida por la fuente óptica y que atraviesa la parte sensible, y por lo menos una línea de transmisión, de fibra óptica (12, 32), para unir la parte sensible (14, 34) a la fuente óptica (10, 30), y al circuito de detección y de tratamiento (18, 38), estando dispuesta, la citada parte sensible de la fibra óptica, según una red de por lo menos una curvatura de estructura plana, sobre una longitud determinada (N1) y con una amplitud de curvatura determinada (A1), caracterizado por el hecho de que, la línea, o cada línea de transmisión, se encuentra constituida por un núcleo y por lo menos por una envoltura óptica externa, siendo decrecientes los índices ópticos del núcleo y de la por lo menos una envoltura óptica, siendo sensiblemente iguales los coeficientes de variación de los índices ópticos, con la temperatura, en amplitud y en signo, y por el hecho de que, la parte sensible, se encuentra conformada según un ramal de fibra óptica, rodeado por lo menos por una capa suplementaria de un material de índice inferior al índice la envoltura o envolturas ópticas, y que varía en función de la temperatura, en sentido inverso del índice óptico del núcleo de la parte sensible (14, 34), de tal forma que convierta a la citada parte (14, 34) sensible a la temperatura, mediante modulación positiva o negativa de su apertura numérica (digital) local.
2. Sensor de temperatura, de fibra óptica, que comprende una fuente óptica (10, 30), para suministrar una señal óptica, una parte sensible de fibra óptica (14, 34), un circuito de detección óptica y de tratamiento (18, 38), para recibir y analizar la señal óptica emitida por la fuente óptica y que atraviesa la parte sensible, y por lo menos una línea de transmisión, de fibra óptica (12, 32), para unir la parte sensible (14, 34) a la fuente óptica (10, 30), y al circuito de detección y de tratamiento (18, 38), estando dispuesta, la citada parte sensible de la fibra óptica, según una red de por lo menos una curvatura de estructura plana, sobre una longitud determinada (N1) y con una amplitud de curvatura determinada (A1), caracterizado por el hecho de que, esta parte sensible, comprende un ramal de fibra óptica, desprovisto de su envoltura o envolturas ópticas, y rodeado por lo menos por una capa de índice inferior al índice de la envoltura o envolturas ópticas, y que varía en función de la temperatura, en sentido inverso al del índice óptico del núcleo de la parte sensible (14, 34), estando constituida, la línea o cada línea de transmisión, por un núcleo y por lo menos por una envoltura óptica externa, siendo decrecientes, los índices ópticos del núcleo y de la por lo menos una envoltura óptica, y siendo sensiblemente iguales los coeficientes de variación de los índices ópticos, con la temperatura, en amplitud y en signo.
3. Sensor de temperatura, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que, una segunda línea de transmisión óptica (16, 36), unida a la parte sensible (14, 34), se encuentra igualmente unida al circuito de detección óptica y de tratamiento (18, 38).
4. Sensor de temperatura, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que, un elemento reflector plano (24), se encuentra unido a la parte sensible de la fibra óptica (14, 34), encontrándose igualmente unido, el circuito de detección óptica y de tratamiento (18, 38), a la línea de transmisión de fibra óptica (12, 32), para recibir y analizar la señal óptica emitida por la fuente óptica (10) y que atraviesa la parte sensible (14, 34), antes y después de la reflexión, mediante el elemento reflector.
5. Sensor de temperatura, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que, la citada parte sensible de óptica, se curva periódicamente (T1).
6. Sensor de temperatura, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que, la citada capa de material suplementaria, presenta un índice óptico que decrece con la temperatura, cuando el material de núcleo, presenta, en sí mismo, un índice óptico constante o creciente con la temperatura.
7. Sensor de temperatura, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que, la citada capa de material suplementaria, presenta un índice óptico que crece con la temperatura, cuando el material de núcleo, presenta, en sí mismo, un índice óptico constante o decreciente con la temperatura.
8. Sensor de temperatura, según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en donde, la parte sensible, es de salto de índice, caracterizado por el hecho de que, el citado período de curvatura, se elige de tal forma que satisfaga la inigualdad siguiente:

2\pi /T1 \geq 1/\rho^{2}kn_{1} + 2\surd \Delta / \rho

en donde,

k = 2\pi/\lambda, es el módulo del vector de onda y, \lambda, es la longitud de onda óptica;

n_{1}, es el índice de refracción del material del núcleo de la fibra óptica;

n_{2}, es el índice de refracción del material de la envoltura de la fibra óptica;

\Delta = n_{1}-n_{2}/n_{2}, es la diferencia relativa de los índices de refracción de los materiales del núcleo y de la envoltura de la fibra óptica, y

\rho, es el radio del núcleo de la fibra óptica.
9. Sensor de temperatura, según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en donde, la parte sensible, es de salto de índice, es de gradiente de índice parabólico, caracterizado por el hecho de que, el citado período de curvatura, se elige de tal forma que satisfaga la igualdad siguiente (o valores múltiples de esta igualdad):

T1 = \rho \pi \surd (2 / \Delta)

en donde,

\Delta = n_{1}-n_{2}/n_{1}, es la diferencia relativa de los índices de los materiales del núcleo n_{1}, y de la envoltura n_{2}, de la fibra óptica, y

\rho, es el radio del núcleo de la fibra óptica.
10. Sensor de temperatura, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que, la parte sensible de la fibra óptica, viene precedida y seguida por un ramal de fibra, respectivamente, corriente arriba y corriente abajo (22, 23), intrínsicamente insensible a la temperatura, y dispuesto según una red de curvaturas periódicas (T2, T3), fijadas a partir de la relación:

1/\rho^{2}kn_{1} \leq 2\pi /T \leq 1/\rho^{2} kn_{1} + 2 \surd \Delta / \rho

en donde,

k = 2\pi/\lambda, es el módulo del vector de onda y, \lambda, es la longitud de onda óptica;

n_{1}, es el índice de refracción del material del núcleo de la fibra óptica;

n_{2}, es el índice de refracción del material de la envoltura de la fibra óptica;

\Delta = n_{1}-n_{2}/n_{1}, es la diferencia relativa de los índices de refracción de los materiales del núcleo y de la envoltura de la fibra óptica, y

\rho, es el radio del núcleo de la fibra óptica,

presentando, la red de curvaturas periódicas, una estructura plana, sobre una longitud (N2, N3), definida por la superficie de contacto disponible con el medio a vigilar, y con una amplitud de curvatura (A2, A3), lo suficientemente débil, como para limitar las pérdidas.
11. Sensor de temperatura, según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que, las citadas longitudes determinadas de los ramales de fibras ópticas, corriente arriba y corriente abajo, son idénticas.
12. Sensor de temperatura, según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que, las citadas longitudes determinadas de los ramales de fibras ópticas, corriente arriba y corriente abajo, se determinan a partir de la relación, 1/\rho^{2}kn_{1} \leq 2\pi/T \leq 1/\rho^{2}kn_{1} + 2\surd\Delta/\rho, igualando los términos del medio y de la derecha de esta igualdad, asegurando así, de este modo, un acoplamiento óptimo, entre todos los modos de propagación guiados, sin provocar acoplamientos, con los modos radiantes.
13. Sensor de temperatura, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por el hecho de que, la línea o cada línea de transmisión, de fibra óptica, y la parte sensible de fibra óptica, forman una fibra óptica única.
14. Sensor de temperatura, según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que, la citada parte sensible, se encuentra constituida por una fibra multimodo.
15. Sensor de temperatura, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que, éste, comprende una primera línea y una segunda línea de transmisión, de fibra óptica, que se entrelazan, para formar una red de curvaturas de reducida amplitud y de período determinado.
16. Sensor de temperatura, según la reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que, el citado período determinado, se elige a partir de la relación:

1/\rho^{2}kn_{1} \leq 2\pi / T \leq 1/\rho^{2}kn_{1} + 2\surd \Delta / \rho

en donde,

k = 2\pi/\lambda, es el módulo del vector de onda y, \lambda, es la longitud de onda óptica;

n_{1}, es el índice de refracción del material del núcleo de la fibra óptica;
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n_{2}, es el índice de refracción del material de la envoltura de la fibra óptica;

\Delta = n_{1}-n_{2}/n_{1}, es la diferencia relativa de los índices de refracción de los materiales del núcleo y de la envoltura de la fibra óptica, y

\rho, es el radio del núcleo de la fibra óptica,

igualando los términos del medio y de la derecha de esta inigualdad, de tal forma que se obtenga un acoplamiento óptimo entre el conjunto de los modos de propagación guiados, sin provocar un acoplamiento, con los modos radiantes.
17. Sensor de temperatura, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que, la citada fuente óptica, se elige entre las tres fuentes siguientes: una fuente de luz coherente del tipo láser, una fuente de luz parcialmente coherente del tipo diodo superluminiscente, o una fuente de luz, débilmente coherente, del tipo diodo luminiscente.
18. Sensor de temperatura, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que, la citada fuente óptica, se fija de una forma solidaria a una extremidad de una primera línea de transmisión, de fibra óptica (12, 32, 42), y el citado elemento de detección, se fija solidariamente a una extremidad de una segunda línea de transmisión de fibra óptica (16, 36, 46).
19. Sensor de temperatura, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que, la fibra óptica microcurvada, es de tensiones de deformación nulas.
20. Dispositivo de medición de la temperatura, equipado con un primer sensor de temperatura, según la reivindicación 1, y con un segundo sensor, dispuesto cerca del primero, estando alimentados, estos dos sensores dispuestos el uno cerca del otro, por una fuente óptica común (30), y suministrando, cada uno de ellos, una señal óptica de salida, al nivel respectivamente de un primer detector y de un segundo detector, siendo, una parte de fibra óptica (44) de uno de estos dos sensores, insensible a la temperatura, con el fin de permitir el suministro, al nivel del detector correspondiente (48), de una señal de referencia sensiblemente constante con la temperatura.
21. Dispositivo de medición de la temperatura, equipado con dos sensores de temperatura, según la reivindicación 1, estando dispuestos, estos dos sensores, el uno cerca del otro, en el medio a vigilar, estando alimentados por una fuente óptica común (30), y suministrando, cada uno de ellos, una señal óptica de salida, al nivel respectivamente de un primer detector y de un segundo detector, teniendo, las partes sensibles de fibra óptica (33, 44), de estos dos sensores, materiales con coeficientes de variación de índice con la temperatura, de signos opuestos, con el fin de permitir el suministro, al nivel del primer detector y del segundo detector (38, 48), de señales ópticas que tienen variaciones opuestas con la temperatura, constituyendo, la suma de estas dos señales, una señal de referencia sensiblemente constante con la temperatura.
22. Dispositivo de medición de temperatura, equipado con un primer sensor de temperatura, según la reivindicación 1, que comporta una fuente óptica (70), una línea de transmisión, de ida (72), una parte sensible de bucle único (74), una línea de transmisión, de retorno (76) y un primer detector (78), estando destinado, este primer sensor, a cooperar con un segundo sensor de temperatura, del cual, una parte sensible (90), se encuentra dispuesta en las proximidades inmediatas de la parte sensible del primer sensor (74), de tal forma que se capte la totalidad o parte del flujo luminoso radiante, emitido en las cercanías del citado bucle único, y dirigirlo hacia un segundo detector (86; 94), por mediación de una (92) o varias (82, 84) líneas ópticas de transmisión, teniendo, las señales ópticas que llegan al nivel del primer detector y del segundo detector (78; 86, 94), unas variaciones opuestas con la temperatura.
23. Dispositivo de medición de temperatura, según la reivindicación 22, caracterizado por el hecho de que, las partes sensibles del primer sensor y del segundo sensor (74, 80), se curvan bajo un radio cercano, encontrándose unidas, las dos extremidades libres de la fibra receptora, vía líneas de transmisión óptica (82, 84), a un segundo detector
(86).
24. Dispositivo de medición de temperatura, según la reivindicación 22, caracterizado por el hecho de que, la parte sensible del segundo sensor (90), es de forma recta, y se encuentra dispuesta lo más cercanamente posible de la parte sensible del primer sensor (74), encontrándose unida, su extremidad opuesta, a un segundo detector (94), por mediación de una línea óptica de transmisión (92).
25. Dispositivo de medición de temperatura, según las reivindicaciones 23 ó 24, caracterizado por el hecho de que, éste, comporta, además, un dispositivo óptico adicional (88; 96), insertado entre las partes sensibles de los dos sensores, y haciendo función de concentrador de la luz, con el fin de aumentar el rendimiento de transferencia de la luz del primer sensor (74), hacia el segundo sensor (90).
26. Dispositivo de medición de temperatura, según la reivindicación 25, caracterizado por el hecho de que, el citado dispositivo óptico adicional, está formado por un material, cuyo índice de refracción, es cercano al de la envoltura óptica que recubre al núcleo de la fibra del segundo sensor (90), y ligeramente superior al índice del material de la envoltura óptica que recubre al núcleo del primer sensor (74).
27. Dispositivo de medición de temperatura, según la reivindicación 25, en cuanto a lo referente a lo que ésta depende de la reivindicación 23, caracterizado por el hecho de que, el citado dispositivo adicional, presenta una forma de semi-anillo (medio anillo) (88), de reducida sección transversal, de tal forma que se pueda insertar entre las dos partes sensibles, curvadas, del primer sensor y del segundo sensor (74, 80).
28. Dispositivo de medición de temperatura, según la reivindicación 25, en cuanto a lo referente a lo que ésta depende de la reivindicación 24, caracterizado por el hecho de que, el citado dispositivo adicional, presenta una forma de cuadrante de círculo (96), con una base redondeada, de la misma curvatura que la de la parte sensible del primer sensor (74), y una cúspide o vértice puntiagudo, que entra en contacto con la parte sensible del segundo sensor (90).
29. Dispositivo de medición de temperatura, equipado con un sensor de temperatura, según la reivindicación 2, que comporta una fuente óptica (50, una línea de transmisión, de fibra óptica (52), una parte sensible de fibra óptica (58), un elemento reflector plano (60), y un primer detector (62), comportando además, este sensor, una red de difracción (56), emplazada justo antes de la parte sensible de la fibra óptica, para hacer retro-reflejar, como señal de referencia, una parte del espectro de la señal óptica emitida por la fuente óptica, un elemento difractor plano (54), dispuesto justo antes de esta fuente óptica, que permite dirigir esta señal de referencia, hacia un segundo detector (94) y, estando dirigida, la señal óptica de medición, hacia el primer detector, después de haber atravesado, igualmente, este elemento difractor, plano.
30. Dispositivo de medición de temperatura, según la reivindicación 29, caracterizado por el hecho de que, la citada fuente óptica, es del tipo espacialmente coherente, tal como un diodo láser o un diodo superluminiscente.
31. Procedimiento de ejecución de un procedimiento de medición de temperatura, en cuanto o referente a lo que éste depende de una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 28, en el cual, se procede a ponderar la suma de las dos señales que llegan al nivel del primer detector y del segundo detector (78; 86, 94), para constituir una señal de referencia, sensiblemente constante con la temperatura.
32. Procedimiento, según la reivindicación 31, en el cual, las dos señales, se someten a operaciones aritméticas, proporcionando un resultado ratiométrico (de relación métrica).
33. Procedimiento, según la reivindicación 31, en el cual, las dos señales, se someten a un tratamiento numérico (digital), enviándose estas señales, previamente, hacia un convertidor analógico/digital y, a continuación, hacia un microcontrolador, programado para aportar las correcciones, mediante la acción, sobre la fuente, o sobre los detectores, o por mediación de un algoritmo apropiado.
34. Procedimiento de fabricación de un sensor, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que, se utiliza un proceso térmico, de dotación de forma de la fibra óptica, en el cual, la fibra, se desnuda de su revestimiento mecánico y, eventualmente, se desnuda también de su envoltura o envolturas ópticas y, a continuación, se fija sobre un soporte plano, provisto de curvaturas preestablecidas, procediéndose, a continuación, a llevar el conjunto a una temperatura suficiente como para asegurar un reblandecimiento de los materiales y, después, una vez que la fibra haya tomado su forma micro-curvada, esta parte desnudada, se reviste con una o varias capas de materiales de índices decrecientes, ópticamente compatibles con el índice del núcleo de la fibra, pero que presentan unas propiedades de variaciones, con respecto a la temperatura, que son opuestas de las del núcleo.
35. Procedimiento, según la reivindicación 34, caracterizado por el hecho de que se procede a envolver la parte sensible de la fibra óptica, con un último material que puede también hacer la función de caja, que proporcionará, a la parte sensible del captador o sensor, su resistencia mecánica y su comportamiento mecánico definitivos.