Browsing by Author "Bravo Acha, Mikel"

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    250 km ultra long remote sensor system based on a fiber loop mirror interrogated by an OTDR
    (Optical Society of America, 2011) Bravo Acha, Mikel; Baptista, José Manuel; Santos, José Luís; López-Amo Sáinz, Manuel; Frazão, Orlando; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
    A 253 km ultra long remote displacement sensor system based on a fiber loop mirror interrogated by a commercial OTDR is proposed and experimentally demonstrated. The use of a fiber loop mirror increases the signal to noise ratio allowing the system to interrogate sensors placed 253 km away from the monitoring system without using any optical amplification. The displacement sensor was based on a long period grating spliced inside of the loop mirror, which modifies the mirror reflectivity accordingly to the applied displacement.
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    Aluminum coated fiber optic sensor for enhancing flow rate measurement
    (SPIE, 2023) Rodríguez Rodríguez, Armando; Urroz Unzueta, José Carlos; Diéguez Elizondo, Pedro; Bravo Acha, Mikel; López-Amo Sáinz, Manuel; López Rodríguez, José Javier; Ingeniería; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniaritza; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren
    A water flow and velocity aluminum-coated Fiber Bragg Grating sensor system for open channels was designed, simulated and tested. The sensing head was designed, ruggedized and customized to measure velocities at different depths, in order to calculate the discharge in open channels. This paper shows, for the first time to our knowledge, the simulation of such kind of fiber sensors in open channels.
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    Application of remote power-by-light switching in a simplified BOTDA sensor network
    (MDPI, 2013) Bravo Acha, Mikel; Zornoza Indart, Ander; Loayssa Lara, Alayn; López-Amo Sáinz, Manuel; López Higuera, José Miguel; Ullán Nieto, Ángel; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
    We propose and demonstrate the use of spatial multiplexing as a means to reduce the costs of distributed sensing networks. We propose a new scheme in which remote power-by-light switching is deployed to scan multiple branches of a distributed sensing network based on Brillouin Optical Time Domain Analysis (BOTDA) sensors. A proof-of-concept system is assembled with two 5-km sensor fiber branches that are alternatively monitored using a fast remotely controlled and optically powered optical switch. The multiplexed distributed sensor fibers were located 10 km away from the interrogation unit and a Raman pump is used to remotely power the switch. Furthermore, the deployed BOTDA unit uses an alternative configuration that can lead to simplified setups.
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    Compact optical fiber lasers and optical fiber sensors assisted by femtosecond laser inscription of plane-by-plane FBGs
    (Optica, 2020) Roldán Varona, Pablo; Pallarés Aldeiturriaga, D.; Rodríguez Cobo, Luis; Pérez Herrera, Rosa Ana; Bravo Acha, Mikel; López-Amo Sáinz, Manuel; López Higuera, José Miguel; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación
    Development of a high temperature sensor based on optical fiber l aser generated from a cavity of reduced dimensions (43 mm) in Er-doped fiber. The mirror FBGs have been inscribed with femtosecond laser using the slit beam technique (Pl-b-Pl).
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    Concrete beam bending test monitorization using a high strain fiber optic sensor
    (IEEE / OSA, 2012) Bravo Acha, Mikel; Sáenz, J.; Bravo Navas, M.; López-Amo Sáinz, Manuel; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
    In this work the development of an 'eight-shape' fiber optic sensor for high strain measurement is experimentally demonstrated. This strain sensor is interrogated using a commercial optical time domain reflectometer through a dual configuration that is able to measure backscattering and the transmission of an intensity pulse while reducing unwanted cladding-mode coupling effects. An 'in field' concrete beam bending test was also performed in order to compare the proposed low-cost intensity bending sensor with the mature fiber Bragg grating technology.
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    Contribution to the development of new photonic systems for fiber optic sensing applications
    (2015) Bravo Acha, Mikel; López-Amo Sáinz, Manuel; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
    En este trabajo de doctorado se presentan nuevos sistemas y subsistemas de sensores de fibra óptica. Así, se proponen y desarrollan nuevas técnicas, componentes y tecnologías basadas en láseres de fibra con espejos distribuidos (random), fibras de cristal fotónico, estructuras de luz lenta, multiplexores de inserción y extracción (add and drop), conmutadores tele-alimentados por luz, reflectometría óptica tanto en el dominio del tiempo como de la frecuencia o filtros ópticos reconfigurables. También se han demostrado nuevas aplicaciones para estructuras de sensores tradicionales y técnicas de medida ya conocidas. Todas ellas dirigidas a la mejora del funcionamiento de los actuales transductores, redes de sensores y aplicaciones de monitorización de salud estructural. De este modo, y en primer lugar, se han desarrollado nuevos transductores puntuales. En concreto, dos sensores interferométricos basados en fibras de cristal fotónico y otro basado en una estructura resonante en anillo. También se han realizado diferentes redes de sensores utilizando OTDRs comerciales. Por un lado, se han multiplexado diferentes sensores utilizando una red en forma de bus y, por el otro, se ha interrogado de manera remota un sensor FLM/LPG a una distancia de 253 km sin necesidad de amplificación. Se han estudiado láseres basados en efecto de realimentación distribuida random (RDFB) para su uso en interrogación de sensores. Para ello, se han demostrado dos nuevos láseres multi-longitud de onda y también, por primera vez, se ha modulado un laser random. Después, se han demostrado experimentalmente varias redes de sensores de fibra óptica teniendo en cuenta los principales desafíos que estas presentan: multiplexar varios sensores en una misma red y permitir su monitorización de manera remota. En primer lugar, se han multiplexado sensores basados en la modulación de la intensidad óptica utilizando técnicas de multiplexación en dominio del tiempo. En segundo lugar, se han multiplexado sensores basados en fibras de cristal fotónico. En tercer lugar, se presentan tres nuevos métodos para la medida remota de sensores. Por último, se incluye la demostración de un conmutador de fibra óptica tele-alimentado a través de luz. Éste se utiliza en tres redes diferentes para añadir robustez e incrementar la versatilidad en la multiplexación. Finalmente, se han realizado tres pruebas de campo para aplicaciones de monitorización de salud estructural.
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    Desarrollo de infraestructura web para sistema de monitorización de tráfico basado en sensores de fibra óptica
    (2023) Jaso Gallego, Isabel; Bravo Acha, Mikel; Leandro González, Daniel; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial, Informática y de Telecomunicación; Industria, Informatika eta Telekomunikazio Ingeniaritzako Goi Mailako Eskola Teknikoa
    Este documento es la continuación del TFG: “Desarrollo de un software de control y visualización para sistemas de monitorización de tráfico basados en sensores de fibra óptica” [1]. En este proyecto dicha infraestructura ha sido sustituida por una infraestructura web basada en estructura de tres capas para la gestión y almacenamiento de datos. Se ha desarrollado una red de monitorización de tráfico basada en sensores de fibra óptica, así como el software dedicado a la gestión de la comunicación y mantenimiento de los sensores. Por último, este documento también incluye el complemento al TFM: un estudio sobre la Fabricación de espejos de fibra óptica utilizando pigmentos metálicos de uso general. En la primera parte del documento se describe el sistema de servidores creado para la gestión y almacenamiento de datos y para la monitorización y mantenimiento de la infraestructura. En la segunda parte se describe el software desarrollado para la interrogación de los sensores y la transmisión de datos. Por último, se evalúa el potencial de utilizar pinturas de uso general para fabricar espejos ópticos altamente reflectantes y de bajo costo. El estudio muestra que es posible crear espejos de alta reflectividad en fibras monomodo estándar de manera confiable, simple y económica utilizando el pigmento metálico adecuado. Los resultados preliminares confirman que el tamaño de las partículas metálicas es un factor crucial en el comportamiento reflectante, junto con el sustrato en el que las partículas están suspendidas. Además, se han observado patrones interferométricos en algunos casos, lo que podría llevar a la creación de sensores de fibra óptica simples y económicos.
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    Desarrollo de láser random de fibra óptica multi-longitud de onda conmutable y reconfigurable en tiempo real para interrogación remota de sensores
    (2014) Miguel Soto, Verónica de; Bravo Acha, Mikel; López-Amo Sáinz, Manuel; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola Teknikoa; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
    En este proyecto fin de carrera se distinguen dos partes diferenciadas: En primer lugar y la parte más extensa del trabajo realizado, es el láser random multi-longitud de onda reconfigurable. Se ha desarrollado un software de control y generación de los diferentes perfiles de las líneas de emisión en LabView. Este software nos ha permitido trabajar y modificar la cavidad del láser según la aplicación deseada, ofreciendo la posibilidad de ecualizar en potencia las líneas de emisión generadas. También se ha mejorado el software para optimizar el láser como: software para el estudio del ancho de banda óptimo, transitorio, curva de emisión, estabilidad y eliminación de láseres. Con todas estas herramientas, se ha podido analizar el funcionamiento de dos láseres con la misma estructura pero utilizando fibras de diferentes características: 2.5 km de fibra DCF y 50 km de fibra SMF. Para ambos casos se han conseguido láseres con potenciales aplicaciones, debido a su gran estabilidad, fácil y rápida reconfiguración y posibilidad de generar varias líneas de emisión y ser ecualizadas. Utilizando la fibra DCF se han conseguido resultados satisfactorios para separaciones entre láseres de 100 y 200 GHz, consiguiendo 23 y 17 líneas de emisión ecualizadas, con potencias de salida alrededor de 10 dBm. Sin embargo, para separaciones de 50 Ghz el funcionamiento del láser no es tan satisfactorio debido a las no linealidades presentes en la cavidad. Para el caso de fibra SMF, se han podido generar láseres a las tres separaciones marcadas por la rejilla ITU 50, 100 y 200GHz, consiguiendo 25, 25 y 18 líneas de emisión ecualizadas respectivamente y con potencias de salida en torno a 0 dBm. La segunda parte del proyecto es aquella en la que se ha querido utilizar un sistema de conmutación ya desarrollado con anterioridad para utilizarlo en aplicaciones como sistemas bidireccionales de comunicación telealimentados. Tras comprobar la imposibilidad de llevar a cabo este proyecto debido a la baja velocidad de conmutación del sistema, insuficiente para la aplicación deseada, se ha planteado la posibilidad de emplearlo junto con el láser random multi-longitud de onda desarrollado en este trabajo para interrogar dos redes de sensores independientes al mismo tiempo y con el mismo láser reconfigurable. Las dos redes de sensores interrogadas, desarrolladas por Amaia Ortigosa, compañera del equipo de investigación están formadas por 11 sensores de tipo FBG y 7 sensores interferométricos hechos con fibra de cristal fotónico. Se ha demostrado que con el láser desarrollado y debido a su versatilidad y fácil reconfiguración, se pueden interrogar redes de sensores de muy distinta naturaleza, como sensores de intensidad y sensores en longitud de onda, realizando barridos en longitud de onda con una sola línea de emisión, o con peines de líneas de emisión para reducir el número de iteraciones.
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    Desarrollo de un sistema de interrogación basado en la modulación directa de un diodo láser para su uso en una red de sensores de fibra óptica
    (2020) Pérez González, Asier; López-Amo Sáinz, Manuel; Bravo Acha, Mikel; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial, Informática y de Telecomunicación; Industria, Informatika eta Telekomunikazio Ingeniaritzako Goi Mailako Eskola Teknikoa
    Una de las ventajas de los sensores de fibra óptica frente a otros sensores es su elevada capacidad de multiplexación. Existen desarrollos capaces de incluir en un solo cable varios centenares de estos sensores, lo que facilita su instalación y utilización. Además, la multiplexación puede realizarse de manera remota, a centenares de kms de los equipos de interrogación [1]. Aun así, el nivel de utilización de los sensores de fibra óptica sigue por detrás del de otras tecnologías como los sensores eléctricos, debido principalmente a razones económicas. Para reducir esta diferencia entre tecnologías y ampliar el rango de aplicaciones en las que los sensores de fibra óptica son competitivos, se realiza una continua investigación y desarrollo tecnológico en este sector. Esto, junto al aumento de soluciones de fibra óptica para comunicaciones, ha reducido el coste de los dispositivos ópticos. Considerando la madurez de la tecnología y la caída en costes en los dispositivos utilizados en comunicaciones, se presenta un panorama de oportunidades para el desarrollo de nuevas soluciones de sensores de fibra óptica de bajo coste.
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    Desarrollo de un software de control y visualización para sistemas de monitorización de tráfico basados en sensores de fibraóptica
    (2020) Jaso Gallego, Isabel; Pérez Herrera, Rosa Ana; Bravo Acha, Mikel; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial, Informática y de Telecomunicación; Industria, Informatika eta Telekomunikazio Ingeniaritzako Goi Mailako Eskola Teknikoa
    En este documento se describen dos sub-proyectos dedicados a la adquisición y procesado de datos generados por un sistema de monitorización del tráfico basado en redes de difracción de Bragg en fibra (FBGs) situadas en estructuras de asfalto. El primer sub-proyecto consiste en el desarrollo en MATLAB de un software para un interrogador comercial de FBGs de alta velocidad con el fin de obtener los datos generados en la red de sensores y almacenarlos para su uso y análisis en el laboratorio. El segundo sub-proyecto describe el desarrollo de un sistema para acceder a los datos generados por el sistema de forma sencilla y comprensible desde un ordenador fuera del laboratorio. El lenguaje de programación empleado para ello es Python. Para garantizar que este documento sea comprensible, el primer capítulo contiene una introducción teórica a conceptos como la fibra óptica, los sensores de fibra óptica, las redes de difracción de Bragg... etc. El objetivo de este capítulo es ejercer como una introducción rápida y accesible a aquellas personas que no sean familiares con dichos conceptos. El segundo y tercer capítulo describen el funcionamiento y desarrollo del software diseñado en el primer y segundo sub-proyecto respectivamente. Los códigos diseñados para cada uno han sido incluidos como dos anexos.
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    Development of a water flow and velocity optical fiber sensor for field testing
    (Optica Publishing Group, 2022) Rodríguez Rodríguez, Armando; Urroz Unzueta, José Carlos; Diéguez Elizondo, Pedro; Bravo Acha, Mikel; López-Amo Sáinz, Manuel; López Rodríguez, José Javier; Ingeniería; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniaritza; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren
    A water flow and velocity fiber optic sensor system was developed and tested. The sensing head was especially developed and ruggedized to measure velocities at different depths, in order to calculate the discharge in channels.
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    Diseño y optimización de un sistema de detección óptica para aplicaciones de laboratorio
    (2022) Vanegas Tenezaca, Evelyn Dayanara; Bravo Acha, Mikel; Pérez Herrera, Rosa Ana; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial, Informática y de Telecomunicación; Industria, Informatika eta Telekomunikazio Ingeniaritzako Goi Mailako Eskola Teknikoa
    Este trabajo consiste en diseñar, a partir de un modelo existente, un sistema optoelectrónico el cual se empleará en diversas aplicaciones tanto de docencia como de laboratorio. Este sistema constará de dos detectores y un láser con monitorización de potencia. Y la finalidad principal de este proyecto es visualizar de forma remota la señal captada por dichos detectores. Dicho trabajo consta de 4 bloques principales: Primero se procede a efectuar el rediseño del circuito existente, obteniendo así un nuevo diseño multifunción optoelectrónico. Este rediseño se basa en buscar nuevos componentes que reduzcan el coste del sistema y técnicas que ofrezcan una mejora de ruido y propicien estabilidad al sistema. Una vez efectuado el primer bloque se comenzará con la fabricación del prototipo. La fabricación consiste en soldar primero los componentes de tipo SMD y después soldar los componentes pasantes. Tras este segundo bloque se creará un firmware. Este se plantea como una conexión cliente-servidor, la cual permita la visualización de las señales procedentes de los detectores en tiempo real. Por último, se harán comprobaciones experimentales para caracterizar los diferentes aspectos y respuestas ópticas del sistema. Una vez finalizados estos 4 bloques, se prevé obtener un dispositivo optimizado para su empleo en las prácticas que se realizan en el laboratorio de Comunicaciones Ópticas y TV dentro del Máster Universitario de Telecomunicación de la UPNA, así como su uso en el laboratorio de investigación de Fotónica-Teralab e, incluso, en aplicaciones para diferentes medidas de campo.
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    Distributed humidity sensor for moisture-front monitoring in soils
    (Optica, 2020) Leandro González, Daniel; Delgado Zabala, Oihane; López Rodríguez, José Javier; Bravo Acha, Mikel; López-Amo Sáinz, Manuel; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación
    In this contribution, high spatial resolution distributed humidity sensing was demonstrated for moisture-front monitoring in soils by using polyimide coated optical fiber.
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    Enhanced optical fiber lasers and optical fiber sensors assisted by micro-drilled optical fibers
    (Optica, 2020) Pérez Herrera, Rosa Ana; Bravo Acha, Mikel; Roldán Varona, Pablo; Leandro González, Daniel; Rodríguez Cobo, Luis; López Higuera, José Miguel; López-Amo Sáinz, Manuel; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación
    Enhanced OFS assisted by micro-drilled optical fibers acting as mirrors are demonstrated. Strain sensitivity improved more than one order of magnitude in comparison with FBG sensors using a 50 μm-waist micro-drilled taper as distributed reflector.
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    Fiber optic mirror fabrication using general-purpose metallic pigments
    (SPIE, 2023) Jaso Gallego, Isabel; Mejia-Olivo, Edison; Bravo Acha, Mikel; Leandro González, Daniel; López-Amo Sáinz, Manuel; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa, PJUPNA06-2022
    In this work, the potential of using general-purpose paints to fabricate highly reflective, low-cost optical mirrors is evaluated. The study shows that high-reflectivity mirrors can be created in standard single-mode fiber in a reliable, simple and economic manner using the appropriate metallic paint. Preliminary results confirm that the grain size of the metallic particles is a crucial factor in the reflective behavior, together with the substrate in which the particles are suspended. Moreover, interferometric patterns have been observed in some cases, which could lead to the creation of simple and economic fiber optic sensors.
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    Fully switchable multi-wavelength fiber lasers based on random distributed feedback for sensors interrogation
    (IEEE / OSA, 2015) Bravo Acha, Mikel; Miguel Soto, Verónica de; Ortigosa Cayetano, Amaia; López-Amo Sáinz, Manuel; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
    In this paper, the experimental study and characterization of a novel real-time switchable multi-wavelength fiber laser has been carried out. Two different gain materials, such as a 50 km SMF and a 2.5 km DCF fibers were characterized and compared, respectively. The MWFL can generate any wavelength combination with an emission lines distance of 50, 100 and 200 GHz fitting the ITU grid specifications. By using both Er-doped fiber and Raman amplification, a ~30 nm wide lasing window at the C band can be utilized to create up to 30 different lasing wavelengths into the ITU Grid, that can be switched automatically and in real-time when desired. Utilization of such a laser for versatile interrogation of different sensing networks is also shown.
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    Fully-switchable multi-wavelength fiber laser based interrogator system for remote and versatile fiber optic sensors multiplexing structures
    (SPIE, 2014-06-02) Bravo Acha, Mikel; Miguel Soto, Verónica de; Ortigosa Cayetano, Amaia; López-Amo Sáinz, Manuel; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
    A novel interrogation system for multiple fiber optic sensor technologies and based on a fully-switchable multiwavelength fiber laser (MWFL) is proposed and experimentally demonstrated. The MWFL can generate any wavelength combination with a minimum emission line distance up to 50 GHz fitting the ITU grid specifications. On the other hand, as proof of concept sensor network, two different networks were multiplexed by using a remote powered by light fiber optic switch. They are based on two different sensor technologies. One of them based on PCF intensity sensors and multiplexed by using an 8 port WDM and the other one based on wavelength temperature/strain FBG sensors.
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    High resolution polarization-independent highbirefringence fiber loop mirror sensor
    (Optical Society of America, 2015) Leandro González, Daniel; Bravo Acha, Mikel; López-Amo Sáinz, Manuel; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
    In this work, two all polarization-maintaining (PM) highbirefringence (Hi-Bi) fiber loop mirrors (FLM) which are immune to external polarization perturbations are validated both theoretically and experimentally. Simplified and stable versions of classical FLMs were attained using a PM-coupler and by fusing the different Hi-Bi fiber sections with an adequate rotation angle between them. Since the polarization states are fixed along the whole fiber loop, no polarization controllers are needed. This simplifies the operation and increases the stability of the systems, which were also validated as ultra-high resolution sensors, experimentally obtaining a resolution of 6.2·10−4 °C without averaging.
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    In-field torsion measurements on solar trackers using fiber optic sensors
    (Optica, 2020) Leandro González, Daniel; Bravo Acha, Mikel; Júdez Colorado, Aitor; Mariñelarena Ollacarizqueta, Jon; Falcone Lanas, Francisco; Loayssa Lara, Alayn; López-Amo Sáinz, Manuel; Jiménez, S.; Achaerandio, Álvaro; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua
    In-field torsion measurements on solar trackers using fiber Bragg gratings are presented. 45 FBG sensors have been deployed in an operational solar energy plant to study the mechanical response of the structure to wind.
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    An in-reflection strain sensing head based on a Hi-Bi photonic crystal fiber
    (MDPI, 2013) Rota Rodrigo, Sergio; Rodrigues Pinto, Ana Margarida; Bravo Acha, Mikel; López-Amo Sáinz, Manuel; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
    A photonic crystal fiber-based sensing head is proposed for strain measurements. The sensor comprises a Hi-Bi PCF sensing head to measure interferometric signals in-reflection. An experimental background study of the sensing head is conducted through an optical backscatter reflectometer confirming the theoretical predictions, also included. A cost effective setup is proposed where a laser is used as illumination source, which allows accurate high precision strain measurements. Thus, a sensitivity of ~7.96 dB/me was achieved in a linear region of 1,200 μe.