ES2985979T3 - Aparato de detección distribuida - Google Patents

Abstract

Un aparato de detección distribuida basado en reflectometría óptica en el dominio del tiempo, OTDR, comprende una fuente óptica; un divisor óptico en comunicación óptica con la fuente óptica, teniendo el divisor óptico una primera y una segunda salidas; una fibra de detección en comunicación óptica con la primera salida del divisor óptico; una unidad de combinación dispuesta para combinar una señal de referencia derivada de la segunda salida del divisor óptico con una señal retrodispersada derivada de la fibra de detección, en donde la unidad de combinación comprende uno o más acopladores de fibra fusionada 3x3; y una unidad de procesamiento de señales configurada para procesar información derivada de la unidad de combinación de modo de proporcionar datos de detección distribuidos. La unidad de combinación comprende una disposición de diversidad de polarización que comprende uno o más elementos sensibles a la polarización, configurados para alinear, en la unidad de combinación, la polarización de una primera señal derivada de la señal retrodispersada con la de una primera señal derivada de la señal de referencia; y la polarización de una segunda señal derivada de la señal retrodispersada con la de una segunda señal derivada de la señal de referencia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de detección distribuida

Esta invención se refiere a un aparato de detección distribuida.

La reflectometría óptica de dominio temporal (OTDR) es un método de detección de fibra distribuida en el que la luz se inyecta en una fibra óptica detectora y la luz retrodispersa se analiza para medir cantidades físicas en el entorno de la fibra. Puede usarse para medir temperatura, tensión, vibración o campos acústicos, así como para caracterizar y monitorear la fibra sensible (por ejemplo, para localizar pérdidas por flexión o roturas).

Los métodos OTDR conocidos incluyen OTDR coherente (C-OTDR) y OTDR de polarización (P-OTDR), que aprovechan respectivamente el efecto que tienen los cambios ambientales en la fase (C-OTDR) y el estado de polarización (P-OTDR) de la luz retrodispersa.

Algunos algoritmos de demodulación OTDR conocidos para C-OTDR toman como entrada una señal triple que incluye señales separadas en fase por 120°. Los expertos en la técnica conocen de por sí algoritmos de demodulación apropiados basados en dichas señales. La referencia se dirige, por ejemplo, a M.D. Todd et al,"Passive, Light Intensity-Independent interferometric method for fibre Bragg grating interrogation",Electronics Letters 28 de octubre de 1999, Vol. 35 No. 22 y a Charles B. Cameron et al,"A Symmetric Analogue Demodulator for Optical Fiber Interferometric Sensors",[1991] Actas del 34.° Simposio del Medio Oeste sobre circuitos y sistemas.

El documento WO 2012/030814 A2 describe un sistema de detección de fibra óptica que incluye una fuente óptica para emitir una primera señal óptica para lanzarla a una fibra óptica, y un detector coherente para mezclar una señal de retrodispersión de Rayleigh coherente generada por la fibra óptica en respuesta a la primera señal óptica con una segunda señal óptica emitida por la fuente óptica y para generar una señal de salida mixta.

El documento US 2017/059427 Al se refiere a un dispositivo y un método para la medición espacialmente resuelta de temperatura y/o tensión mediante dispersión de Brillouin.

El documento EP 3232165 Al describe un detector distribuido Brillouin y Rayleigh que incluye una primera fuente láser para emitir un primer rayo láser y una segunda fuente láser para emitir un segundo rayo láser.

El documento WO 2017/037453 Al describe un detector de fibra óptica para una retrodispersión Rayleigh coherente para detectar perturbaciones dinámicas en una fibra óptica de detección, y métodos y aparatos para detección acústica distribuida.

El documento WO 2014/201057 A2 describe métodos y dispositivos para medir las características distribuidas relacionadas con la flexión o la tensión de la fibra a lo largo de una trayectoria óptica de la fibra bajo prueba (FUT) que utiliza tanto una unidad de entrada de luz como una unidad de salida de luz conectada al FUT en un solo extremo.

El documento EP 2816323 Al describe una medición de sistema acústico distribuido que comprende recibir la luz retrodispersa y la fuente de luz, y procesarlas a partir de dos señales en cuadratura para cada uno de dos estados ortogonales de polarización, por lo que la fase relativa entre dos señales en cuadratura es una medida para la presión de las ondas acústicas.

La presente especificación proporciona un aparato de detección distribuido como se define en la reivindicación 1 basado en un reflectómetro óptico de dominio temporal (OTDR).

El aparato comprende una fuente óptica; un divisor óptico en comunicación óptica con la fuente óptica, teniendo el divisor óptico una primera y una segunda salida; una fibra sensora en comunicación óptica con la primera salida del divisor óptico, y una unidad combinadora dispuesta para combinar una señal de referencia derivada de la segunda salida del divisor óptico con una señal retrodispersa derivada de la fibra sensora. La unidad combinadora comprende uno o más acopladores de fibras fundidas.

El aparato de detección distribuida incluye una disposición de diversidad de polarización, que comprende uno o más elementos sensibles a la polarización. El esquema de diversidad de polarización está configurado para alinear la polarización de una primera señal derivada de la señal retrodispersa con una primera señal derivada de la señal de referencia. El esquema de diversidad de polarización está configurado además para alinear la polarización de una segunda señal derivada de la señal retrodispersa con una segunda señal derivada de la señal de referencia.

La unidad combinadora comprende al menos tres salidas. El aparato de detección distribuida puede incluir una unidad de procesamiento de señales que está configurada para realizar una demodulación basada en un esquema de demodulación que requiere tres señales que están desplazadas en fase 120° entre sí, y para procesar información derivada de al menos tres salidas para proporcionar datos de detección distribuidos. En algunas implementaciones, la unidad combinadora puede comprender seis salidas.

El uno o más acopladores de fibra fusionada comprenden un acoplador de fibra fusionada que tiene al menos tres salidas. El acoplador de fibra fusionada está configurado para proporcionar un cambio de fase de 120° entre la segunda salida y la primera salida del acoplador y un cambio de fase de 120° entre la segunda salida y la tercera salida del acoplador. En algunas implementaciones, uno o más acopladores de fibra fusionada pueden comprender un primer acoplador de fibra fusionada que tiene tres salidas y un segundo acoplador de fibra fusionada que tiene tres salidas. El primer acoplador de fibra fusionada puede configurarse para proporcionar un cambio de fase (por ejemplo, un cambio de fase de 120°) entre salidas y el segundo acoplador de fibra fusionada puede configurarse para proporcionar un cambio de fase (por ejemplo, un cambio de fase de 120°) entre salidas.

Se entenderá así que la unidad combinadora puede proporcionar al menos un triplete de señal. En algunas implementaciones, la unidad combinadora puede proporcionar tripletes de señal primera y segunda.

En diversas realizaciones, uno o más acopladores de fibra fundida comprenden uno o más acopladores de fibra fundida MxN. Un acoplador de fibra fusionada MxN es un acoplador de fibra fusionada que tiene M entradas y N salidas. M puede ser mayor o igual a dos y N puede ser mayor o igual a tres.

En algunos ejemplos, uno o más acopladores de fibra fusionada comprenden uno o más acopladores de fibra fusionada de 3x3. Un acoplador de fibra fusionada de 3x3 es un acoplador de fibra fusionada formado para tener tres entradas y tres salidas. En algunas implementaciones, no se pueden usar todas las entradas de un acoplador de fibra fusionada de 3x3; por ejemplo, en algunas implementaciones descritas en el presente documento, en realidad solo se usan dos de las entradas de un acoplador de fibra fusionada de 3x3.

En algunas implementaciones se puede emplear un acoplador de fibra fusionada MxN que tenga más de tres salidas, por ejemplo, seis salidas (es decir, N es igual a seis), con un desplazamiento de fase de 60° entre las salidas.

En diversas realizaciones, la unidad combinadora está configurada para proporcionar primera y segunda señal triples, en donde la primera señal triple se forma por superposición de la primera señal derivada de la señal retrodispersa con la primera señal derivada de la señal de referencia, y la segunda señal triple se formado por superposición de la segunda señal derivada de la señal retrodispersa con la segunda señal derivada de la señal de referencia. La unidad de procesamiento de señales puede configurarse para procesar información derivada de los tripletes de señales primero y segundo para proporcionar los datos de detección distribuidos. En el caso de C-OTDR, se puede llevar a cabo un algoritmo de demodulación por separado para cada triplete de polarización y la información de fase resultante se puede combinar (por ejemplo, agregar). También es posible que se pueda realizar un procesamiento adicional en los datos de fase para cada polarización (por ejemplo, suavizado temporal o espacial, filtrado de ancho de banda de ruido o análisis espectral de los datos en el dominio del tiempo) y que los resultados de estos pasos de procesamiento se puedan combinar (por ejemplo, adicionado).

En diversas realizaciones, los tripletes de señales primero y segundo, tomados en conjunto, definen tres pares de señales, en donde las señales dentro de cada par derivan de señales con polarizaciones ortogonales.

Tal como se utiliza en el presente documento, el término PM significa mantenimiento de la polarización y el término PMF significa fibra óptica que mantiene la polarización. Por el contrario, el término SMF se refiere a una fibra óptica de un solo modo que no mantiene la polarización. De manera similar, el término SM (modo único) como se usa en el presente documento, por ejemplo, para describir un dispositivo como un acoplador o un divisor que significa que el dispositivo no mantiene la polarización.

Como entenderán los expertos en la técnica, el término "luz" tal como se utiliza en el presente documento no se limita a la luz visible y en su lugar incluye cualquier radiación electromagnética adecuada tal como luz infrarroja (incluyendo luz infrarroja cercana y lejana), luz visible y luz ultravioleta. De manera similar, no debe entenderse que el término "óptico", tal como se utiliza en el presente documento, se refiere únicamente a la parte visible del espectro electromagnético, sino que se refiere a luz de cualquier longitud de onda adecuada, ya sea visible o no.

Para que la invención pueda entenderse más fácilmente, ahora se describirán realizaciones de la misma con referencia a las figuras adjuntas, en las que:

La figura 1 muestra un ejemplo de aparato de detección distribuida basado en reflectometría óptica de dominio temporal (OTDR);

La figura 2 muestra un ejemplo de un esquema óptico para un receptor heterodino;

La figura 3 muestra una extensión opcional del esquema óptico de la figura 2;

La figura 4 muestra otro ejemplo de un esquema óptico para un receptor heterodino;

La figura 5 muestra otro ejemplo más de un esquema óptico para un receptor heterodino.

Tenga en cuenta que números de referencia similares indican elementos similares en todas las figuras.

Varias implementaciones descritas en esta especificación aprovechan la detección coherente para la detección distribuida y al mismo tiempo evitan inconvenientes como el desvanecimiento de la polarización y la influencia del fuerte ruido de intensidad relativa (RIN) del oscilador local (LO).

En la figura 1 se muestra un ejemplo de aparato de detección distribuida basado en reflectometría óptica de dominio temporal (OTDR). Como se muestra, el aparato incluye una fuente óptica 101 en forma de una fuente de ancho de banda estrecho tal como un láser, un divisor óptico 102, una fibra óptica de detección 107, un receptor 109, equipo de conversión y digitalización para convertir la salida del receptor 109 en señales eléctricas y para digitalizar dichas señales, y una unidad de procesamiento de señales 113. En diversas realizaciones, el divisor 102 puede comprender un divisor de fibra óptica.

La implementación de la figura 1 utiliza un esquema de detección coherente en el que la salida de onda continua (cw) de la fuente láser 101 se divide por medio del divisor óptico 102. La relación de división se puede elegir dependiendo de la potencia de salida del láser 101, la requerida potencia óptica de la señal del oscilador local (LO) 103 y las potencias ópticas requeridas en la ruta óptica superior 104. La luz en esta ruta 104 está conformada para formar impulsos ópticos mediante un modulador óptico 105. Este modulador 105 puede introducir opcionalmente un desplazamiento de frecuencia. Un amplificador óptico (no mostrado) puede mejorar opcionalmente la potencia del pulso. Un circulador óptico 106 lanza los pulsos hacia la fibra de detección 107 donde una pequeña fracción del pulso de luz que se propaga hacia adelante se dispersa, se recaptura y luego se propaga de regreso.

La señal óptica retrodispersa 108 (B) llega al circulador con un retraso de, por ejemplo, 10ps/km, y se redirige al receptor 109. A continuación, se describen diferentes esquemas ópticos de ejemplo para el receptor 109 con referencia a las Figs. 2-5 que se pueden usar para lograr diversidad de polarización en la detección y una superposición de LO y B. En estas y otras implementaciones de ejemplo, la superposición de LO y B en el receptor 109 se logra usando solo fibra óptica fusionada estándar y en particular uno o más acopladores de fibra fusionada de 3x3. Dichos acopladores pueden tener una relación de división de 1:1:1 con cambios de fase de 120° entre las salidas.

El receptor 109 puede tener tres o seis salidas, dependiendo del esquema óptico que se emplee, como se describe con más detalle a continuación con referencia a las figuras 1 a 5. Las salidas están representadas por la línea 110 en la figura 1.

Las señales 110 se convierten en señales eléctricas 112 de manera resuelta en el tiempo usando equipos de conversión y digitalización. El equipo 111 puede incluir fotodiodos, seguidos opcionalmente por etapas de amplificación o filtros de ancho de banda. El equipo comprende además un convertidor analógico a digital (ADC) para digitalizar las señales electrónicas.

El número de señales digitales 112 que genera el equipo de conversión y digitalización 111 puede ser tres o seis, dependiendo del esquema óptico que se emplee. Estas señales digitales se representan como la línea 112 en la figura 1.

Las señales digitales 112 se alimentan a una unidad de procesamiento de señales 113 (por ejemplo, FPGA, CPU u otros microprocesadores). Aquí, la detección distribuida de cantidades físicas en el entorno de la fibra de detección 107 se logra mediante un análisis cuidadoso de los datos de retrodispersión registrados. En relación con implementaciones de ejemplo basadas en C-OTDR, los expertos en la técnica conocen de por si algoritmos de demodulación adecuados para proporcionar datos de detección distribuidos basados en las señales digitales recibidas 112 y no se describirán aquí.

Ejemplos

Como se muestra en la figura 1, el esquema OTDR puede incluir una unidad combinadora en forma de receptor 109 que está adaptado para diversidad de polarización y detección coherente.

Al describir varias implementaciones de ejemplo a continuación, se puede hacer referencia al receptor 109 como un receptor óptico "heterodino" 109. Al hacerlo, se entenderá que las frecuencias de la señal retrodispersa (B) y el LO pueden estar desplazadas/diferentes o puede ser igual. En el último caso, el esquema de detección a veces se denomina homodino. Sin embargo, en la presente especificación, ambas opciones (es decir, con o sin cambio de frecuencia) están incluidos en el término heterodino. Un esquema de detección de este tipo puede denominarse de manera alternativa y equivalente en el presente documento un esquema de "detección coherente".

En la figura 2 se representa una primera realización del receptor óptico heterodino 109. Una fibra de un solo modo (SMF) 201 que contiene la señal óptica retrodispersa (B) 108 está conectada a un divisor de haz polarizador de fibra óptica (PBS) 202 que divide B en dos componentes de polarización con estado de polarización lineal ortogonal (SOP) B-1203 y B-2204. Dado que el desvanecimiento por polarización causa un SOP variable de B, las potencias ópticas del componente de polarización B-1 y del componente de polarización B-2 no son constantes sino complementarias y reflejan la fracción de B que está polarizada en paralelo a las respectivas direcciones de polarización en el PBS. El PBS presenta dos fibras de mantenimiento de la polarización de salida (PMF) 203 y 204 que contienen los componentes B-1 y B-2, respectivamente.

En el siguiente paso, B-1 se dirige a un acoplador 205 fusionado de 3x3 que mantiene la polarización (PM) y B-2 se dirige a un acoplador 206 PM fusionado de 3x3. Cada acoplador funciona en un eje de trabajo, es decir, la luz no se dividirá en el otro eje del PMF con una relación de 1:1:1 y cambios de fase de 120° entre las salidas. Dado que 203 y 204 son PMF, el SOP de B-1 y B-2 no cambia durante la propagación, sino que está contenido en el eje lento o rápido de la PMF. Los acopladores 205 y 206 fusionados de 3x3 están diseñados para funcionar en el eje de trabajo correspondiente de las PMF de entrada 203 y 204.

La señal LO 103 se recibe en la fibra óptica 207 y se dirige a un componente de división 208 para crear dos componentes que se superpondrán con B-1 y B-2 para la detección heterodina.

Aquí conviene distinguir dos versiones. En una primera versión, un PMF 207 que contiene la señal LO 103 está conectado a un divisor óptico de PM 208 con una relación de división de 1:1. El acoplador funciona en el eje de trabajo correspondiente de 207. La relación de división preferida es 1:1 para distribuir equitativamente la potencia del LO a los dos acopladores fusionados de 3x3. Sin embargo, se pueden elegir otras relaciones de división. En una segunda versión, 208 es un PBS en el que el eje de trabajo de la fibra de entrada está alineado 45° con respecto a las direcciones ortogonales de polarización del PBS.

Ambas versiones logran la tarea de dividir la potencia óptica de la señal LO 103 en dos señales LO-1 y LO-2, cada una de las cuales es dirigida al acoplador de 3x3205 y 206 mediante las PMF 209 y 210, respectivamente. Una vez más, se mantiene el POE. Obsérvese que los ejes de trabajo de 203, 204, 209 y 210 son idénticos, y que los terceros puertos de entrada de los acopladores de 3x3211 y 212 no se utilizan.

La detección heterodina con polarización diversificada se logra mediante la superposición de los pares de señales (B-1, LO-1) y (B-2, LO-2) en los acopladores de 3x3. De esta manera, la luz retrodispersa recibida de cualquier SOP arbitrario se superpone con una parte correspondiente del LO sin pérdida de intensidad de la señal. Para cada uno de los dos SOP ortogonales, se generan tres señales de salida y el total de seis PMF de salida 213, 214, 215, 216, 217, 218 dirigen las señales de salida a la siguiente sección 111.

En este documento, las seis señales de salida están etiquetadas como H-pq, donde p =1,2 distingue dos SOP ortogonales y los estados q = 1,2,3 se refiere a las tres salidas de un acoplador 3x3. Las señales triples (H-11, H-12, H-13) y (H-21, H-22, H-23) son adecuadas para realizar C-OTDR o P-OTDR (demodulación, análisis de cambio de SOP, supresión de RIN como se analiza a continuación).

En la figura 3 se muestra una extensión opcional de la realización de la figura 2. La extensión se puede utilizar cuando sólo la potencia total de la señal de retrodispersión es de interés para el sensor distribuido. En este caso, el esquema óptico que se muestra en la figura 3 se puede utilizar para reducir el número de señales ópticas que deben detectarse y procesarse. El esquema óptico de la figura 3 también se puede utilizar para la supresión de RIN.

Los pares de señales (H-11, H-21), (H-12, H-22) y (H-13, H-23) comprenden cada uno dos señales con SOP ortogonales pero el mismo desplazamiento de fase (0°, 120° o 240°). Cada uno es lanzado en uno de los PM PBS 301, 302 o 303 donde la luz que ingresa al PBS en el eje lento de los PMF de entrada se combina en las fibras de salida 304, 305 o 306.

Aquí se pueden distinguir dos versiones. En una primera versión, las fibras 304, 305 y 306 son PMF y cada una contiene uno de los pares de señales (H-11, H-21), (H-12, H-22) y (H-13, H-23) con cada señal guiada por separado en uno de los ejes principales del PMF. En una segunda versión, 304, 305 y 306 son SMF y cada uno contiene la suma vectorial de las dos señales en cada par. En ambas versiones, la suma de las dos señales se detecta mediante fotodiodos y se utiliza para la detección distribuida.

La figura 4 muestra otro ejemplo de un esquema óptico para el receptor óptico heterodino 109. En este ejemplo, sólo se usa un acoplador de 3x3403.

Como se muestra en la figura 4, la señal B se transmite desde un SMF 201 a un PMF 401 a través de una conexión de empalme 402. Si el SOP en 401 no está perfectamente alineado con uno de los ejes principales de 402, la potencia óptica se acopla en ambos ejes de 402. En consecuencia, el SOP variable de B en 401 se convierte en niveles de potencia variables en el eje rápido y lento de 402. Las señales B-1 y B-2 son guiadas cada una en uno de los ejes.

El PMF 207 debe contener una cantidad igual de luz LO en ambos ejes, es decir, las señales LO-1 y LO-2. La heterodinación de B y LO se realiza en un acoplador 403 PMF de 3x3 fusionado que funciona en ambos ejes con una diafonía suficientemente baja. Esto significa que la luz en el eje lento de las fibras de entrada se superpone sólo con la luz de otro eje lento, y viceversa para el eje rápido. En esencia, este acoplador integra dos acopladores fusionados de 3x3 en un solo dispositivo. El puerto de entrada 404 de 403 no se utiliza.

Las tres PMF de salida 304, 305 y 306 contienen cada uno de los pares de señales (H-11, H-21), (H-12, H-22) y (H-13, H-23) donde se guía cada señal en uno de los ejes principales del PMF. En los casos en los que sólo interesa la potencia total de B, se podría detectar la suma de las señales de cada par.

En el caso en el que se necesitan ambos componentes de polarización de B, 304, 305 y 306 están conectados cada uno a un PBS 405, 406 o 407. Aquí, los pares de señales se dividen y cada señal se emite por separado en un eje principal de uno de los PMF 213-218. Las seis señales separadas comprenden la detección heterodina de polarización diversa con un acoplador de fibra fusionada de 3x3 y se pueden utilizar para detección distribuida como se describió anteriormente.

La figura 5 muestra otra realización del receptor óptico heterodino 109. En este ejemplo, se emplean acopladores SMF de 3x3 fusionados para la detección heterodina, lo que conlleva los beneficios de costes más bajos y un mejor rendimiento (ver más abajo). La división de B en dos señales B-1 y B-2 polarizadas ortogonalmente se realiza de manera idéntica a la figura 2 utilizando los componentes 201-204.

La señal LO 103 se puede dividir de manera diferente en diferentes versiones de esta realización. En una primera versión, el SMF 501 contiene la señal LO 103 que está conectada a un divisor SM óptico 502. La relación de división preferida es 1:1 para distribuir equitativamente la potencia del LO a los dos acopladores fusionados de 3x3. Sin embargo, se pueden elegir otras relaciones de división. La salida del divisor 502 comprende los SMF 503 y 504. Una segunda y una tercera versión son idénticas a las dos versiones diferentes de dividir la señal LO 103 presentadas en la discusión de la figura 2. En particular, en la segunda y tercera versiones las fibras 501, 503 y 504 comprenden PMF. En la segunda versión, el divisor 501 comprende un divisor PM. En la tercera versión, el divisor 501 comprende un PBS.

Las tres versiones logran la tarea de dividir la potencia óptica de la señal LO 103 en dos señales LO-1 y LO-2, que se dirigen a los acopladores fusionados SMF de 3x3 505, 506. Por tanto, LO y B se superponen en los acopladores fusionados SMF de 3x3505, 506, que comprenden las entradas SMF 507, 508, 509, 510, 511 y 512 (507 y 512 no se utilizan).

La solución para garantizar la heterodinación de polarización diversa con acopladores fusionados SMF de 3x3 505 y 506 se explicará ahora haciendo referencia a la rama superior de la figura 5, para el acoplador 505. El procedimiento se aplica de manera análoga a la rama inferior conectada al acoplador 506. La PMF 203 está conectada a la SMF 508 a través de un componente 513 que comprende una transición de empalme de PMF a SMF. En 508, la birrefringencia podría potencialmente cambiar el SOP de B-1 durante la propagación a 505 y conducir a un SOP indefinido de B-1 en 505. Sin embargo, el SOP no variará siempre que las influencias ambientales no perturben la configuración. La señal LO-1, que se superpondrá con B-1, se transmite a través del componente 514 al SMF 509. En la segunda y tercera versiones del esquema óptico (ver arriba), también se puede proporcionar un componente 514 que comprende una transición de empalme de PMF a SMF. Nuevamente, el SOP de LO-1 en 505 puede no estar definido pero ser fijo.

Para asegurar polarizaciones paralelas de B-1 y LO-1, el componente 513 y/o 514 puede comprender además un dispositivo o disposición para controlar el SOP de la luz que se propaga, aquí denominado Controlador de Polarización PC. Usando una PC en 513 o 514, los SOP de B-1 y LO-1 pueden combinarse para obtener el máximo efecto heterodinámico posible, es decir, maximizar el término de la derecha en la Ecuación (1) siguiente ajustando 0 a cero. Cabe destacar que, sin ningún PC, la intensidad de las señales homodinas se triplica (H-11, H-12, H-13) y (H-21, H-22, H-23) está determinada por las direcciones arbitrarias de polarizaciones de las cuatro señales en 505 y 506, respectivamente. Dependiendo de cada configuración específica, unidades individuales diferentes de la misma realización funcionarán de manera diferente. La intensidad de las señales heterodinas podría desaparecer e imposibilitar la detección distribuida.

Ejemplos de PC que podrían usarse incluyen, entre otros, controladores de polarización manuales, por ejemplo, controladores de polarización manuales en los que una fibra desnuda o una fibra cubierta está expuesta a presión y rotación. Este tipo de PC muy bien podría ser un dispositivo de fabricación propia que sea capaz de girar 508 detrás de 513, o 203 antes de 513, o girar la transición de empalme dentro de 513. Alternativamente o adicionalmente, se podría emplear un polarizador giratorio en línea para funcionar como el PC y la transición de empalme combinados. PC con control electrónico o térmico también son posibles.

En total, dos de los cuatro componentes 513-516, incluyendo cada uno de los pares (513, 514) y (515, 516) pueden incluir un PC para una detección óptica de diversidad de polarización y homodina con acopladores fusionados SMF de 3x3. Las seis señales de salida H-pq están contenidas en los SMF 517-522.

Se observa que, por analogía con la realización presentada en la figura 3, se puede realizar una extensión a la realización presentada en la figura 5 si sólo la potencia total de B es de interés para el procesamiento de datos. En este caso, la configuración óptica que se muestra en la figura 3 puede modificarse debido a las salidas SMF 517-522 y la consiguiente transición SMF-PMF a las fibras de entrada 301-303. Agregar otro componente 513 516 en cada tramo de entrada de 301-303 ofrece la oportunidad de ajustar el SOP en 517-522 para lanzar las seis señales de salida de 505 y 506 al eje de polarización principal apropiado de 301-303. De este modo, la funcionalidad de la extensión de la figura 3 se puede aplicar a la realización de la figura 5 basada en acopladores fusionados SMF de 3x3.

Resumen de ejemplos

Como se entenderá de lo anterior, diversas realizaciones proporcionan un esquema pasivo de diversidad de polarización basado en componentes de fibra óptica fusionados, mientras que al mismo tiempo utilizan al menos un acoplador fusionado de 3x3 para realizar la detección heterodina. Esto resuelve el problema del desvanecimiento por polarización sin la necesidad de múltiples pulsos de interrogación.

Por lo tanto, diversas realizaciones proporcionan detección de diversidad de polarización en combinación con detección heterodina usando al menos un acoplador fusionado de 3x3 SM o PM, componentes de fibra óptica estándar de bajo coste y solo canales de detección de un solo extremo. Con este fin, las realizaciones ofrecen diferentes soluciones para generar componentes apropiados de B y LO y hacer coincidir el estado de polarización (SOP) de B y LO durante la superposición en acopladores fusionados de 3x3.

Se pueden aplicar varias implementaciones en particular, pero no exclusivamente, a la detección acústica distribuida (DAS) donde las perturbaciones acústicas o vibratorias en las proximidades de la fibra de detección se monitorean y se caracterizan en magnitud y frecuencia. Los beneficios relacionados con DAS surgen porque las señales de salida heterodinas de los acopladores de 3x3 son beneficiosas para los esquemas de demodulación y para la determinación inequívoca de la frecuencia de las perturbaciones acústicas. Un uso frecuente de los sistemas DAS es la detección distribuida de perturbaciones acústicas o vibratorias para aplicaciones como la monitorización de tuberías, perforaciones, cables eléctricos, carreteras o ferrocarriles, o la vigilancia de activos o fronteras.

Además, son aplicables varias realizaciones con el fin de controlar la temperatura, la tensión o el estado de una fibra óptica analizando únicamente la intensidad retrodispersa o el estado de polarización (SOP) de la luz retrodispersa o una combinación de ambos. En algunas realizaciones, se puede utilizar el análisis polarimétrico para medir la birrefringencia inducida por campos magnéticos, tensión, flexión o torsión. La referencia está dirigida a A. Galtarossa y L. Palmieri, OFS-25, documento SPIE 10323-564, 2017.

Se aplican varias realizaciones al OTDR clásico o al OTDR de polarización donde la información requerida para medir la cantidad deseada está contenida en la potencia total de la señal retrodispersa o en múltiples potencias de retrodispersión detectadas por separado para diferentes polarizaciones (tener en cuenta que cuando no es necesario tener información sobre la fase, no es necesaria la demodulación). En el caso en que la potencia total retrodispersa es suficiente, se pueden emplear realizaciones modificadas de los esquemas propuestos donde solo es necesario detectar, digitalizar y procesar tres señales, ahorrando así recursos en electrónica y procesamiento de datos, al tiempo que se garantiza la detección pasiva de diversidad de polarización.

Además, varias implementaciones proporcionan señales que son exclusivas de los acopladores de 3x3 para eliminar eficazmente el láser RIN de las señales detectadas. A diferencia de los receptores balanceados, el RIN se puede eliminar en el procesamiento de datos digitales combinando tres señales de salida adecuadas de los acopladores de 3x3.

Números de referencia

Para facilitar la referencia, a continuación, se proporciona una lista de signos de referencia utilizados en las figuras 1 a 5 junto con una breve descripción de los elementos que denotan:

101 - fuente de luz (por ejemplo, láser como un láser de ancho de banda estrecho para C-OTDR)

102 - divisor de fibra óptica

103 - oscilador local

104 - segundo camino óptico

105 - modulador óptico para modelado y amplificación de pulsos

106 - circulador óptico

107 - fibra de detección

108 - luz retrodispersa de la fibra de detección

109 - receptor óptico heterodino con diversidad de polarización, basado en acopladores de fibra fusionada de 3x3

110 - las señales de salida óptica de 109, resumidas como una línea, podrían ser tres o seis señales 111 - conversión a señales eléctricas digitalización 8z

112 - las señales digitales, resumidas en una línea, podrían ser tres o seis señales

113 - unidad de procesamiento de señales

201 - luz retrodispersa de la fibra de detección (108 en la figura 1), SMF

202 - divisor de haz polarizador de fibra óptica (PBS)

203 - PMF que contiene B-1

204 - PMF que contiene B-2

205, 206 - acoplador fusionado PMF de 3x3 de fibra óptica

207 - PMF que contiene el LO

208 - versión 1: divisor óptico PM, versión 2: PBS

209 - PMF que contiene LO-1

210 - PMF que contiene LO-2

211 - puerto de entrada no utilizado de 205

212 - puerto de entrada no utilizado de 206

213 - PMF que contiene la señal de salida H-11

214 - PMF que contiene la señal de salida H-12

215 - PMF que contiene la señal de salida H-13

216 - PMF que contiene la señal de salida H-21

217 - PMF que contiene la señal de salida H-22

218 - PMF que contiene la señal de salida H-23

301 - PBS que combina señales de 213 y 216

302 - PBS que combina señales de 214 y 217

303 - PBS que combina señales de 215 y 218

304 - 306 - versión 1: PMF, versión 2: s Mf

401 - PMF que conecta 402 y 403

402 - conexión de empalme entre 201 y 4001

403 - acoplador PMF de 3x3 con fusible de fibra óptica que funciona en ambos ejes

404 - puerto de entrada no utilizado de 403

405 - 407 - PBS

501 - fibra que contiene el LO. Versiones: SMF, versión 2 y versión 3: PMF

502 - componente óptico para dividir el LO. Versión 1: divisor óptico SM. Versión 2: divisor óptico PM. Versión 3: PBS.

503 - fibra que contiene LO-1. Versión 1: SMF. Versión 2 y versión 3: PMF.

504 - fibra que contiene LO-2. Versión 1: SMF. Versión 2 y versión 3: PMF.

505, 506 - acoplador SMF 3x3 fusionado de fibra óptica

507- 512 -SMF

513 - 516 - componentes que incluyen una transición de empalme SMF-PMF y/o un elemento de PC 517 - 522 - SMF que contiene las señales H-pq

Discusión general

Como se analizó anteriormente, varios métodos descritos en el presente documento se relacionan con la detección distribuida basada en reflectometría óptica de dominio temporal (OTDR), en la que se inyectan uno o más pulsos de interrogación en una fibra de detección y la luz retrodispersa se analiza la intensidad con respecto al tiempo de llegada, polarización y/o fase. Los principios generales de OTDR son bien conocidos de por si para los expertos en la técnica y, por lo tanto, no se analizarán en detalle aquí.

En diversas realizaciones, se emplea un esquema de detección heterodina en el que la señal retrodispersa (B) se superpone con un oscilador óptico local (LO) en un acoplador MxN (por ejemplo, en un dispositivo acoplador óptico o en un acoplador híbrido óptico MxN). Aquí, M es el número de entradas al acoplador y N es el número de salidas. M => 2 se puede utilizar para superponer B y LO.

La detección heterodina tiene varios beneficios que, al mismo tiempo, generan inconvenientes que pueden dificultar el buen rendimiento constante de los sensores distribuidos a lo largo de toda la fibra de detección y para distancias de detección más largas. Estas compensaciones se explican con más detalle en las siguientes secciones. Varias realizaciones proporcionan una solución a múltiples problemas de detección heterodina manteniendo los beneficios.

Las frecuencias de B y LO pueden estar desplazadas/diferentes o pueden ser iguales. En el último caso, el esquema de detección a veces se denomina homodino. Sin embargo, en la presente especificación, se incluyen ambas opciones (es decir, con o sin cambio de frecuencia) en el término heterodino.

La potencia óptica de la superposición de la señal LO y B se puede expresar como:

Ecuación (1):

Donde PLO y PB son las potencias ópticas del LO y la señal de retrodispersión, respectivamente. El término de la derecha se crea mediante la superposición de los dos campos luminosos de entrada y suele ser la base de la detección distribuida. Los argumentos de las funciones coseno son la diferencia de fase entre LO y B 9 (incluidos los cambios de fase introducidos por el acoplador óptico) y el ángulo entre las dos direcciones de polarización entre LO y B 0.

Algunos de los beneficios y desventajas de la detección heterodina se detallarán en los siguientes párrafos.

Detección de diversidad de polarización

La señal heterodina es inherentemente sensible al ángulo relativo de polarización 0 entre B y LO. Durante la superposición sólo se pueden detectar componentes de señal polarizados en paralelo. Este hecho facilita la polarización-OTDR, donde se detecta una perturbación en la fibra de detección porque cambia localmente la birrefringencia en la fibra y, por lo tanto, altera el SOP de la luz retrodispersa. Sin embargo, este esquema impone un problema crítico llamado desvanecimiento por polarización que ocurre a menudo en la técnica anterior.

Debido a la birrefringencia inducida por tensión que se produce de forma natural, el SOP del pulso de luz de interrogación y la luz de retrodispersión cambian durante la propagación a través de la fibra. Las secciones de la fibra emiten luz de retrodispersión con un SOP que es casi ortogonal al del LO. En estos casos, se pierde información sobre la retrodispersión. El desvanecimiento de polarización da como resultado secciones con baja calidad de señal o, en última instancia, puntos ciegos donde no es posible medir cantidades ambientales de modo confiable. Esto es especialmente perjudicial para aplicaciones de seguridad como la vigilancia de fronteras y la protección de activos.

En el pasado, este problema se solucionaba realizando interrogaciones con diferentes SOP iniciales, frecuencias o cambios de fase del pulso de interrogación y promediando o combinando los resultados. Este procedimiento, sin embargo, suele duplicar el número de mediciones necesario para una caracterización completa de la fibra de detección. Si el desvanecimiento por polarización se aborda de esta manera en aplicaciones DAS, la frecuencia acústica máxima detectable de una perturbación externa es sólo una cuarta parte de la tasa de interrogación.

En diversas realizaciones descritas en el presente documento, se puede implementar una disposición de diversidad de polarización. Aquí, la señal de retrodispersión se divide en dos (o más) componentes polarizados diferentemente que luego se interfieren con señales LO apropiadamente polarizadas. Las múltiples señales heterodinas resultantes se detectan por separado y dan como resultado una señal de retrodispersión separada para cada polarización. Con el fin de eliminar el desvanecimiento por polarización, estas señales pueden combinarse para permitir una reconstrucción de la señal de retrodispersión desde todos los puntos de la fibra de detección. De esta manera se captura la señal completa utilizando un solo pulso de interrogación.

Demodulación de fase & información de frecuencia

La señal superpuesta es sensible a la fase entre B y LO 9, a diferencia de la situación de una detección directa de la luz retrodispersa. Los sistemas que aprovechan este hecho se denominan OTDR coherente (C-OTDR).

Las aplicaciones DAS a menudo requieren que el espectro de frecuencia de la perturbación externa sea monitoreado correctamente para realizar alarmas y categorización de eventos, o para otros análisis más detallados. Sin embargo, en la mayoría de los sistemas ODTR directos, sólo se analiza la potencia de la luz retrodispersa y se pierde la información de fase. Por el contrario, la superposición con el LO en un C-OTDR permite un análisis de frecuencia porque las perturbaciones acústicas imponen un cambio de fase en la luz retrodispersa que depende linealmente de la magnitud y la frecuencia de la perturbación. Sin embargo, la intensidad de la señal de retrodispersión no sigue linealmente la evolución temporal de la perturbación acústica externa. Debido a una función de transferencia no lineal entre la fase impuesta y la potencia de la señal medida, la información de frecuencia de los datos de potencia se corrompe. Para recuperar la información de frecuencia correcta independientemente de la magnitud de la perturbación, se puede implementar un esquema de demodulación que genere el cambio de fase original de la luz retrodispersa. Esta información se puede utilizar para obtener el espectro de frecuencia real del evento acústico/vibratorio.

Para realizar un esquema de demodulación, se pueden generar señales apropiadas como se describe en el presente documento. Dado que los puntos ciegos constituyen un problema grave en la mayoría de las aplicaciones de detección distribuida, en las realizaciones aquí descritas dichas señales se crean en combinación con un esquema de diversidad de polarización.

Diversas implementaciones describen el uso de uno o más acopladores ópticos de 3x3.

Según la invención, la demodulación se realiza basándose en tres señales de salida resultantes en lugar de la demodulación IQ en cuadratura (la referencia está dirigida al documento US 9.541.425 B2). Este método produce menos desvanecimiento de la señal, no necesita algoritmos complicados de conteo de franjas y es menos sensible a las imperfecciones de los componentes ópticos.

Como se analizó anteriormente, los esquemas de demodulación requieren tres señales desfasadas 120° entre sí. Estas señales pueden generarse mediante un acoplador simétrico de 3x3 con una relación de división de 1:1:1. En particular, los acopladores de 3x3 descritos aquí pueden incluir salidas primera, segunda y tercera, en las que hay un cambio de fase de 120° entre la segunda salida y la primera salida, y un cambio de fase de 120° entre la segunda salida y la tercera salida.

Las realizaciones descritas en el presente documento que emplean acopladores de fibra fusionada tienen ventajas de rendimiento con respecto al esquema de la técnica anterior que utiliza receptores ópticos híbridos.

Dado que los esquemas de demodulación pueden ser sensibles a las desviaciones de un cambio de fase de 120°, una relación de acoplamiento no simétrica puede introducir errores en la fase demodulada y, en consecuencia, la información de frecuencia puede corromperse. Los receptores ópticos híbridos normalmente ofrecen sólo una desviación típica de ±10° de los cambios de fase ideales. Además, los acopladores de fibra SM de 3x3 fusionados ofrecen una desviación <1° del cambio de fase ideal de 120°, lo que conduce a un buen rendimiento en la demodulación.

Supresión de ruido laser

La detección heterodina aumenta la señal de retrodispersión generalmente débil en un factor de\ 'plosin necesidad de amplificación eléctrica y, por lo tanto, a menudo facilita la detección de la señal con un rendimiento limitado por ruido de descarga. Sin embargo, el ruido de intensidad relativa (RIN) del LO puede impedir este estado óptimo de rendimiento. Dado que la potencia óptica del LO es de 5 a 6 órdenes de magnitud mayor que la potencia óptica de la señal de retrodispersión, el LO RIN puede convertirse en la fuente dominante de ruido y alterar la calidad de la señal hasta tal punto que la cantidad buscada no puede ser medida con precisión o los eventos no se capturan en absoluto.

Esta fuente de error se vuelve cada vez más dominante para distancias de detección largas, ya que la potencia de la señal retrodispersa PB disminuye exponencialmente mientras que PLO y RIN permanecen constantes. Además, las operaciones matemáticas pueden aumentar el error relativo introducido por RIN durante la propagación de la incertidumbre de modo que, por ejemplo, un algoritmo de demodulación de fase se vea afectado negativamente por la intensidad del ruido.

Los esquemas C-OTDR pueden requerir fuentes láser de alta coherencia con bajo ruido de fase y deriva de frecuencia, lo que tiene el inconveniente de un RIN más alto. Véase, por ejemplo, Xiang Zhong et al,"Influences of laser source on pase-sensitivity optical time-domain reflectometer-based distributed intrusión sensor”,Applied Optics, Vol 53, Número 21, págs. 4645-4650 (2014). Las opciones para reducir el RIN del láser conllevan a mayores costes, consumo de potencia y van acompañados de un potencial aumento del ruido de fase.

También se pueden realizar esfuerzos para reducir el RIN después de la conversión optoelectrónica de señales ópticas mediante el uso de fotodiodos balanceados. Se pueden utilizar dos señales de fotodiodos cuidadosamente ajustadas y adaptadas para cada canal de detección. En comparación con los fotorreceptores de un solo extremo, los costes de dichos receptores balanceados son mucho más altos y son más sensibles a las imperfecciones en las especificaciones y la alineación de los sistemas electroópticos.

Las señales de salida de acopladores de 3x3 permiten el uso de una detección de un solo extremo más económica y robusta y reducir el RIN en el dominio digital del procesamiento de señales. El uso de estas señales para generar señales IQ con una mayor supresión de RIN en comparación con fotodiodos balanceados se describe en"Colorless monolithically integrado 120° downconverte?',P.J. Reyes-Iglesias et al, Optics Express, VOL 21, Número 20, págs. 23048- 23057 (2013).

Acopladores fusionados, SMF vs PMF

En comparación con los acopladores PM fusionados, los acopladores de fibra SM fusionados son más baratos y tienen menos pérdidas y menos desviación de los valores ideales (por ejemplo, <1° de desviación para una relación de división 1:1:1). Sin embargo, en los acopladores de fibra SM, el s Op de la luz puede cambiar con el tiempo o durante la propagación debido a la birrefringencia inducida por la flexión, la presión, las deformaciones inducidas térmicamente o las vibraciones. Por otro lado, las fibras y acopladores de PM aseguran un SOP de luz fijo, de modo que la superposición de dos campos de luz en un acoplador de PM ocurre con polarización paralela (0=0). El uso de acopladores PM permite un SOP coincidente de LO y B durante la heterodinación.

Conclusión

Como se describió anteriormente, varias realizaciones describen la combinación de acopladores fusionados de 3x3 con detección heterodina y un esquema de diversidad de polarización para aprovechar al máximo los beneficios de ambos esquemas y al mismo tiempo abordar los inconvenientes, tales como el desvanecimiento de la polarización y la influencia de un oscilador local (LO) fuerte, ruido de intensidad relativa (RIN). Diversas implementaciones son particularmente adecuadas para aplicaciones DAS.

En varias implementaciones, el sistema se basa en componentes eléctricos y de fibra óptica estándar de bajo coste que evitan la necesidad de híbridos ópticos integrados y una mayor personalización. En algunas realizaciones, se pueden emplear acopladores de 3x3 fusionados SM. Algunas realizaciones describen la supresión de RIN en el dominio digital usando las señales de salida de un acoplador de 3x3 para mejorar los sensores DAS y otras fibras distribuidas de detección.

Muchas otras modificaciones y variaciones resultarán evidentes para los expertos en la técnica, que caen dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones:

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato de detección distribuida basado en reflectometría óptica de dominio temporal, OTDR, que comprende:

una fuente óptica (101);

un divisor óptico (102) en comunicación óptica con la fuente óptica, teniendo el divisor óptico primera y segunda salidas;

una fibra detectora (107) en comunicación óptica con la primera salida del divisor óptico;

una unidad combinadora (109) dispuesta para combinar una señal de referencia derivada de la segunda salida del divisor óptico con una señal retrodispersa derivada de la fibra detectora, en donde la unidad combinadora comprende uno o más acopladores de fibra fusionados que tienen al menos tres salidas; y

una unidad de procesamiento de señales (113) configurada para procesar información derivada de la unidad de combinación para proporcionar datos de detección distribuidos,

caracterizado porque

la unidad de combinación comprende una disposición de diversidad de polarización que comprende uno o más elementos sensibles a la polarización, configurados para alinearse, en la unidad de combinación:

la polarización de una primera señal derivada de la señal retrodispersa con el de una primera señal derivada de la señal de referencia; y

la polarización de una segunda señal derivada de la señal de retrodispersión con la de una segunda señal derivada de la señal de referencia, y

porque la unidad de procesamiento de señales está configurada para realizar demodulación basado en un esquema de demodulación que requiere tres señales desfasadas 120° entre sí.

2. El aparato detector distribuido de la reivindicación 1, en el que la unidad de combinación comprende primer y segundo acopladores de fibra fusionada, en los que la disposición de diversidad de polarización está configurada para:

alinear, en el primer acoplador de fibra fusionada, la polarización de la primera señal derivada de la señal retrodispersa con la primera señal derivada de la señal de referencia;

alinear, en el segundo acoplador de fibra fusionada, la polarización de la segunda señal derivada de la señal retrodispersa con la polarización de la segunda señal derivada de la señal de referencia.

3. El aparato detector distribuido de la reivindicación 2, en el que uno o más elementos sensibles a la polarización comprenden:

un primer divisor de polarización que comprende:

una primera salida de señal retrodispersa para emitir la primera señal derivada de la señal retrodispersa, en donde la primera salida de señal retrodispersa está en comunicación óptica con una primera fibra de entrada del primer acoplador de fibra fusionada, y

una segunda salida de señal retrodispersa para emitir la segunda señal derivada de la señal retrodispersa, en donde la segunda salida de señal retrodispersa está en comunicación óptica con una primera fibra de entrada del segundo acoplador de fibra fusionada, y un segundo divisor de polarización que comprende:

una primera salida de señal de referencia para emitir la primera señal derivada de la señal de referencia, en donde la primera salida de señal de referencia está en comunicación óptica con una segunda fibra de entrada del primer acoplador de fibra fusionada, y

una segunda salida de señal de referencia para emitir la segunda señal derivada de la señal de referencia, en donde la segunda salida de señal de referencia está en comunicación óptica con una segunda fibra de entrada del segundo acoplador de fibra fusionada.

4. El aparato de detección distribuida de la reivindicación 3, en el que los divisores de polarización primero y segundo comprenden divisores de fibra óptica y/o en el que la primera y segunda fibras de entrada del primer acoplador de fibra fusionada y la primera y segunda fibras de entrada del segundo acoplador de fibra fusionada son fibras que mantienen la polarización.

5. El aparato detector distribuido de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que uno o más acopladores de fibra fusionada comprenden uno o más acopladores de fibra fusionada que mantienen la polarización y, opcionalmente, al menos tres fibras de salida que mantienen la polarización.

6. El aparato detector distribuido de la reivindicación 3 o de la reivindicación 4, en el que:

la primera y segunda fibras de entrada del primer acoplador de fibras fusionadas y la primera y segunda fibras de entrada del segundo acoplador de fibras fusionadas son fibras que no mantienen la polarización;

la primera salida de señal retrodispersa del primer divisor de polarización está conectada a la primera fibra de entrada de la primera fibra fusionada mediante una primera transición de empalme;

la segunda salida de señal retrodispersa del primer divisor de polarización está conectada a la primera fibra de entrada de la segunda fibra fusionada mediante una segunda transición de empalme;

la primera salida de señal de referencia del segundo divisor de polarización está conectada a la segunda fibra de entrada de la primera fibra fusionada mediante una tercera transición de empalme, y

la segunda salida de señal de referencia del segundo divisor de polarización está conectada a la segunda fibra de entrada del segundo acoplador de fibra fusionada mediante una cuarta transición de empalme.

7. El aparato de detección distribuida de la reivindicación 6, en el que la primera y segunda salida de señal retrodispersa y la primera y segunda salida de señal de referencia comprenden fibras que mantienen la polarización y/o en el que el primer y segundo acopladores de fibra fusionada comprenden acopladores de fibra fusionada que no mantiene la polarización.

8. El aparato detector distribuido de una cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, que comprende uno o más controladores de polarización para controlar el estado de entrada de polarización a al menos uno de los primero o segundo acopladores de fibra fusionados.

9. El aparato detector distribuido de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, que comprende además combinadores primero, segundo y tercero, en el que:

el primer y el segundo acoplador de fibra fusionada tienen cada uno una primera salida respectiva en comunicación óptica con el primer combinador;

el primer y segundo acopladores de fibra fusionada tienen cada uno una segunda salida respectiva en comunicación óptica con el segundo combinador;

el primer y el segundo acoplador de fibra fusionada tienen cada uno una tercera salida respectiva en comunicación óptica con el segundo combinador;

y, opcionalmente, en el que cada uno de los combinadores primero, segundo y tercero tiene salidas de mantenimiento de la polarización.

10. El aparato detector distribuido de la reivindicación 1, en el que la unidad combinadora comprende un acoplador de fibra fusionada que tiene un primer y un segundo eje de trabajo, en el que la disposición de diversidad de polarización está configurada para:

alinear la polarización de la primera señal derivada de la señal retrodispersa a lo largo del primer eje de trabajo para superponer con la primera señal derivada de la señal de referencia;

alinear la polarización de la segunda señal derivada de la señal retrodispersa a lo largo del segundo eje de trabajo para superponer con la segunda señal derivada de la señal de referencia.

11. El aparato detector distribuido de la reivindicación 10, en el que dicho acoplador de fibra fusionada comprende un acoplador de fibra fundida que mantiene la polarización que tiene fibras de entrada primera y segunda que mantienen la polarización.

12. El aparato de detección distribuida de la reivindicación 11, en el que la unidad combinadora incluye una fibra óptica para recibir la señal retrodispersa, en el que el elemento sensible a la polarización comprende una conexión de empalme entre la fibra óptica para recibir la señal retrodispersa y una de dichas fibras de entrada primera y segunda que mantienen la polarización.

13. El aparato detector distribuido de una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, que comprende tres divisores de haz de polarización de salida, estando cada divisor de haz de polarización de salida en comunicación óptica con una salida respectiva de dicho mismo acoplador de fibra fusionada.

14. El aparato detector distribuido de cualquier reivindicación anterior, en el que la unidad combinadora está configurada para proporcionar primera y segunda tripletas de señal, en el que: la primera tripleta de señal se forma por superposición de la primera señal derivada de la señal retrodispersa con la primera señal derivada de la señal de referencia; y

la segunda tripleta de señal se forma por superposición de la segunda señal derivada de la señal retrodispersa con la segunda señal derivada de la señal de referencia, y

en donde la unidad de procesamiento de señales está configurada para procesar información derivada de la primera y segunda tripleta de señal para proporcionar los datos de detección distribuidos.

15. El aparato de detección distribuida de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que uno o más acopladores de fibra fusionada comprenden acopladores de fibra fusionada que no mantienen la polarización y/o en el que la unidad de combinación está formada únicamente por componentes de fibra óptica.