Filter by:
  • FIbre NErve Systems for SEnsing-FINESSE

    Project leaders

    Miguel Gonzalez-Herraez
  • Monitorización de diques y flujos de escombros mediante novedosos sensores de fibra óptica-DOMINO

    Project leaders

    Miguel Gonzalez-Herraez

    With more than 5 million people affected, more than 1000 killed, and with estimated total damages exceeding 4.5 billion Euros just in Europe and during the last decade, floods are among the most disruptive natural events threatening our Society. Due to increase in extreme weather events and rapid socio-economic developments in vulnerable locations, the risks connected to floods in general are growing rapidly, and the awareness of these risks and of the need to face them efficiently with an integrated approach is well testified in the "7th Environment Action Programme" of the European Commission. Strategies for adaptation and protection can range from reinforcing civil structures, such as dikes and drainage channels, to careful planning of land use and definition of apt evacuation plans; in any case, these strategies would strongly benefit from effective monitoring tools and early warning systems. In this perspective, project DOMINO aims at developing novel fiber optic sensors (FOS) for the monitoring of dikes and debris flows, that could eventually be used to prevent disasters and manage the related emergency. DOMINO will pursue this goal along two main research lines: the development of a distributed FOS for ground vibration measurement, to be employed in debris-flows monitoring, and the development of distributed and quasi-distributed FOSs for pressure measurement, to be employed mainly in the monitoring of dikes. FOSs are experiencing ever increasing interest and diffusion as they offer several advantages over traditional sensors. Their small form factor allows to easily include them in the structures to be monitored, while the easiness of remote operation, together with their intrinsic robustness to extreme conditions, make them befitted to hostile environments. Most of all, however, FOSs can be easily concatenated and are the only technology enabling continuous distributed sensing, over distances of several kilometers. These very unique characteristics make FOSs the sensors of choice when large structures or sites have to be monitored, just like for dikes and for the channels and ravines along which debris flows may develop.  

    To date, dikes stability is typically monitored by measuring parameters such as displacement, temperature and water pressure at specific positions. The use of FOSs has started recently, and it is mainly focused on the distributed measurement of temperature and deformations; nondistributed pressure FOSs are being investigated too. Results are encouraging, but the technology is not mature yet, in particular for what concerns pressure measurement. Differently, the monitoring of debris flows by means of FOS is still a largely unexplored field. Traditional monitoring is performed by means of geophones, inclinometers and trip wires. So far, the few reported examples of FOSs for debris-flow monitoring are mainly mimicking those devices, without exploiting the full potential of FOS technology. Project DOMINO will go beyond the state of the art by developing a novel distributed ground vibration sensor, tailored to the monitoring of debris flows, and novel distributed and quasi-distributed pressure sensors, to monitor dike stability and to investigate more in details the rheological and mechanical properties of debris flows. The complementary competences needed to succeed in this goal are well represented by the proponent Team, made of two units with experience in FOSs (University of Padova, Italy, and University of Alcala, Spain) and two units with experience in geohydrology (Delft University of Technology, The Netherlands, and Research Institute for Geo-Hydrological Protection, CNR, Italy). Moreover, the Team will constantly involve stakeholders and relevant authorities. Eventually, DOMINO will not be limited to provide new tools for the monitoring and prevention of floods, but will also establish a new multi-disciplinary research group in Europe with specific expertise in dike and debris-flow monitoring.

  • Reducción de los efectos de ruido en sistemas de fibra óptica no lineales-ANOMALOS

    Project leaders

    Fernando B. Naranjo Vega; Miguel Gonzalez-Herraez

    La evolución de la sociedad actual conlleva cambios continuos en la propia frontera del conocimiento. Así, las comunicaciones ópticas necesitan de nuevos métodos para superar su capacidad máxima impuesta por el límite no lineal de Shannon. La seguridad civil demanda sistemas avanzados para la protección de infraestruturas. El cuidado del medio ambiente requiere de técnicas de alta sensibilidad para la detección remota de gases contaminantes y de efecto invernadero. Los amplificadores Raman y los láseres pulsados basados en el anclaje de modos (mode-locked) representan una solución de gran potencial para el establecimiento de nuevas fronteras en estos campos. Recientemente, estos sistemas se han utilizado para aumentar la capacidad de los sistemas de comunicación óptica en fibra, el rango de detección de sensores distribuidos y la sensibilidad en la detección remota. Sin embargo, presentan limitaciones que son inherentes a su régimen de trabajo no lineal. En particular, inestabilidades relacionadas con la transferencia relativa de ruido entre el bombeo y la señal en amplificadores Raman o las pérdidas por Q-switching en láseres mode-locked, son los principales efectos que deben ser estudiados y reducidos para poder explotar totalmente el potencial de estos sistemas. El objetivo del proyecto: Reducción de los efectos de ruido en sistemas de fibra óptica no lineales (ANOMALOS-UAH) es desarrollar nuevos métodos para la reducción de ruido en amplificadores en fibra y en láseres mode-locked operando a 1.5 μm. El proyecto comprende el estudio teórico y experimental de los mecanismos de reducción de ruido con aplicación en sistemas de amplificación distribuida en fibra, sensores distribuidos y láseres modelocked.

    Se establecen los siguientes objetivos para cada una de estas aplicaciones: (1) Desarrollo de limitadores ópticos para la reducción de ruido en sistemas con amplificación distribuida en fibra. Estos limitadores ópticos se basarán en la saturación de absorción inversa (RSA) obtenida por el grupo GRIFO-UAH en colaboración con el NDFO- CSIC en nanoestructuras semiconductoras de nitruros del grupo III. (2) Estudio teórico y experimental de métodos de mejora de la relación señal a ruido en sensores distribuido, en particular en esquemas de tipo BOTDA y fase-OTDR. En este caso se propone un estudio y optimización a tres niveles: (i) interrogación, (ii) codificación, y (iii) post-procesado de señal. (3) Desarrollo de estructuras que presenten absorción saturable en combinación con RSA para generar láseres mode-locked operando a 1.5 μm de estabilidad mejorada, y evitando la entrada en régimen de Q-switching para potencias de trabajo elevadas. Se propone además el uso de estos láseres estabilizados a la medida remota de contaminantes atmosféricos.

  • Desarrollo de sensores basados en nanostructuras de AllnN depositadas mediante sputering- AllnNano

    Project leaders

    Fernando B. Naranjo Vega
  • Early Detection of thearts in critical InfrastructureS using a distributed fiber Optic surveirlaNce system-EDISON

    Project leaders

    Sonia Martin-Lopez
  • Sensores e instrumentación en tecnologías fotónicas-SINFOTON

    Project leaders

    Fernando B. Naranjo Vega
  • Detección temprana de amenazas para infraestructuras críticas usando sistemas distribuidos de fibra óptica-DESAFIO

    Project leaders

    Sonia Martin-Lopez

    Este proyecto se centra en la mejora de los sistemas de monitorización acústica distribuida basada en reflectometría óptica sensible a la fase (C-OTDR) sobre fibra óptica monomodo convencional de comunicaciones, en la región de 1550 nm. En concreto, en este proyecto se persigue que los sensores C-OTDR se conviertan en sistemas de monitorización versátiles y fiables que permitan su aplicación directa a mejorar los sistemas de seguridad tanto desde el punto de vista de control de perímetros, vigilancia de fronteras, de infraestructuras singulares, de redes de transporte, de plantas de generación y almacenamiento de energía así como de sus redes de distribución. Estos sensores deben contribuir a conseguir infraestructuras más seguras y eficientes con un menor coste. Esto nos acerca un poco más a conseguir alcanzar el reto 8 de la Estrategia Española de Ciencia y Tecnología y de Innovación: SEGURIDAD, PROTECCIÓN Y DEFENSA.

    Además de contribuir también de manera importante al reto 3: ENERGÍA SEGURA, SOSTENIBLE Y LIMPIA, ya que la información aportada por estos sensores permitirá actuar para evitar que se produzcan ataques, intencionados o no, sobre las infraestructuras de generación, almacenamiento y distribución de energía, cuyas consecuencias podrían ir desde daños medioambientales hasta coste de vidas humanas.

    Este proyecto parte de la hipótesis de que un incremento de un orden de magnitud en el número de puntos monitorizados podría conseguir transformar estos sensores en sistemas verdaderamente versátiles y por tanto útiles para estas aplicaciones. Para conseguir alcanzar este reto nos planteamos los siguientes objetivos: 1. Aumentar el alcance los sensores C-OTDR utilizando fundamentalmente procesos de amplificación distribuida en fibra, con el objetivo de pasar de los 20.000 puntos de medida que ofrecen los sensores basados en esta tecnología a día de hoy a los 200.000 puntos en una primera etapa. 2. Conseguir mejorar la relación señal-ruido de los sensores C-OTDR de largo alcance,con el fin de conseguir incertidumbre de medida constante y más de 1.000.000 de puntos de monitorizados a lo largo de más de 100 km y con resoluciones < 1 m. 3. Minimizar el número de puntos de desvanecimiento (fading) del sistema, mediante el uso de bombeos multi-longitud de onda. 4. Adecuar el sistema sensor C-OTDR al control perimetral de ductos y convertirlo en un sistema de localización.

  • Civil Security Technologies Using Fiber Optics

    Project leaders

    Miguel Gonzalez-Herraez
  • Sistema para la caracterización óptica y eléctrica de materiales a temperatura criogénicas

    Project leaders

    Fernando B. Naranjo Vega
  • Ubiquitous optical FIbre NErves (U-FINE)

    Project leaders

    Miguel Gonzalez-Herraez

    Distributed optical fibre sensors are a unique class of photonic sensors in which an optical fibre cable acts as the sensing element and a quantitative measure can be performed at any position along the fibre, making possible long-range continuous measurements (>20 km). This way a conventional optical fibre may substitute for many thousands of point sensors and provide a direct map of the quantity to be measured. Distributed fibre sensors have become a widely used tool for critical asset monitoring in civil engineering and energy transport. However, beyond these domains little or no application has been found for these sensors.

    The aim of U-FINE is to develop a new class of multi-scale distributed optical fibre sensors that would find use in a wide range of new application domains ranging from biomechanics to smart grids.

    Currently, the state-of-the-art of conventional distributed fibre sensors is to measure quantities such as temperature and/or deformation with a spatial resolution of 1 meter over 30 km. This corresponds to 30’000 resolved distinct measurement points with a single interrogation unit and a single optical cable. The realistic ambition of the project is to radically change the interrogation methods available and be able to resolve up to 1’000’000 points with a single interrogation unit and a single cable. This will be done by either bringing the spatial resolution below 1 cm (still preserving kilometre ranges) and/or by extending the measuring range beyond 200 km (still preserving resolutions of 1-2 meter). Furthermore, we also aim at reducing the acquisition time of these systems in approximately two orders of magnitude, and demonstrating new architectures capable of addressing hundreds of fibre sections in a complex network with a single interrogation unit and passive network devices. To achieve these performances, merely improving present-day systems is definitely insufficient. Completely new interrogation schemes have to be developed. We believe that this project has good solutions for all the above challenges.

    To assess the developed technology in realistic conditions, field tests of the developed systems are envisaged towards the end of this project. We will explore different applications that would not be possible with conventional performance values. As we will see, all the application tests proposed respond to actual demands that have been detected in the surrounding society. In addition to this, with the knowledge acquired through the accomplishment of these basic objectives, we will also pursue the demonstration of the use of distributed fibre sensing systems as high-resolution wearable sensors. More specifically, we will show the applicability of these sensors to ambulatory human movement analysis. This activity will surely lead to a radically new view of distributed fibre sensors among the scientific and industrial community.

    It is envisaged that the European industry could largely benefit from the long-term results of this project, given the leading role of European companies in this emerging domain.

Results 1 - 10 of 35