フェムト秒レーザーを用いた大規模多重化弱反射板アレイの作製法を提案する

Large-scale multiplexed weak reflector array fabricated with a femtosecond laser for a fiber-optic quasi-distributed acoustic sensing system.

• Mengshi Wu
• Chi Li
• Xinyu Fan
• Changrui Liao
• Zuyaun He

抄録

本レターでは、比較的反射率が高く伝送損失の少ないフェムト秒レーザーを用いた大規模多重化弱反射板アレイの作製法を提案する。このような弱反射板アレイは、シングルモードファイバ（SMF）の代わりにセンシングファイバとして準分散型音響センシングシステムに用いることができ、超高S/N比（SNR）を達成することができる。本研究では、自動製作システムを設計し、これに基づいて高反射率・低散乱損失の反射鏡構造を設計した。その性能を実証するためのプロトタイプとして、間隔10m,反射率-42付近,透過損失0.34dB/kmの微弱反射板を1000枚書き込んだ。SMFをセンシングファイバとして使用する方法と比較して、反射板アレイをセンシングファイバとして使用することで、SNRを少なくとも15.8dB向上させることができます。

In this Letter, we propose a large-scale multiplexed weak reflector array fabrication method by using a femtosecond laser with relatively high reflectivity and low transmission loss. This kind of weak reflector array can be used in a quasi-distributed acoustic sensing system as sensing fiber instead of single-mode fiber (SMF) to achieve an ultrahigh signal-to-noise ratio (SNR). An automated fabrication system is designed, and a reflector geometric structure with high reflectivity and low scattering loss is designed based on this system. As a prototype to demonstrate the performance, one thousand weak reflectors are written on the SMF with an interval of 10 m, a reflectivity around -42, and a transmission loss of 0.34 dB/km. In comparison to the method of using SMF as the sensing fiber, at least 15.8 dB enhancement to the SNR can be achieved by using the reflector array as the sensing fiber.