Новые возможности применения оптического кабеля – мониторинг сейсмической активности

Свойства оптоволоконного кабеля позволяют использовать проводник не только для телекоммуникационных сетей связи. Проводятся научные исследования, позволяющие заранее прогнозировать крупное землетрясение, разрушительную сейсмическую активность, процессы, происходящие в донных слоях ледников.

Тестовые испытания подводных кабельных сетей для измерения землетрясений

Совместные исследования ученых из Италии (University of L’Aquila), США (California Institute of Technology) и корпорации Google LLC направленные на изучение сейсмической активности при помощи оптоволоконного кабеля проводились в течение 9 месяцев.

Тестирование новой методики проводилось на участке крупной оптической магистрали длиной 10 тыс. км, соединяющей США и Чили. За время испытаний было обнаружено двадцать землетрясений, самое крупное – у побережья Ямайки (7,7 баллов).

Исследования показали, что при землетрясении небольшой магнитуды, не вызывающем цунами, фиксируются существенные колебания в поляризации сигнала, проходящего по оптоволокну. Данный эффект вызван давлением сильных волн, повышающих параметры донного давления, где протянут оптический кабель.

Сегодня морская, океаническая сейсмоактивность фиксируется сейсмографами, установленными на суше, что увеличивает промежуток времени (несколько минут), необходимый для регистрации волн, цунами, вызванных землетрясением.

Новая технология помогает при помощи подводного оптоволоконного кабеля фиксировать повышение донного давления за несколько секунд, что позволяет своевременно предупредить об опасности.

Доказано, что такое измерение сейсмической активности обеспечивает моментальное получение данных с высокой точностью и достоверностью – поляризация сигнала в оптическом кабеле может изменяться до 20 раз за секунду.

Разработка современного оборудования фиксации изменений давления на дне океана с помощью оптоволокна обеспечит в дальнейшем быстрое и своевременное оповещение о сейсмоактивности в прибрежной зоне, что позволит предотвратить разрушения, сохранить жизни людей.

Регистрация микроземлетрясений/ледотрясений в Антарктике при помощи оптического волокна

Влияние климата на деформации, движение льдов в Антарктике, исследования физически не ощутимых микроземлятрясений по всей толщине ледяного слоя, у подошвы ледников, проводятся с использованием волоконно-оптических кабелей, используемых в качестве высокочувствительных сенсоров.

Используя оптическое волокно, проложенное в толщу льда, как непрерывный датчик сейсмических измерений можно зафиксировать необходимые параметры внутренних деформаций.

Принцип исследований основан на характерных свойствах оптоволоконного кабеля:

• в оптоволокне происходят внутренние микродеформации под воздействием процессов, происходящих в глубинных слоях льда;
• световой импульс, пропускаемый по кабелю, меняет характеристики, в зависимости от наличия внутренних деформаций волокон;
• частота, фаза светового луча изменяет параметры при землетрясении, которое вызывает возмущение в оптическом волокне.

Ретрансляция полученных отражаемых параметров при помощи акустических датчиков позволяет определить точные характеристики сейсмической активности льда.

Ученые из Великобритании и США утверждают, что в дальнейшем данные свойства оптоволокна могут быть использованы для генерации, разработки новых проектов хранения углерода, своевременного обнаружения микросейсмической активности, влияющей на безопасность таких хранилищ.

Практическое применение новых исследований свойств оптоволокна

Своевременно выявленная сейсмическая активность в океане, морях, позволит повысить безопасность в прибрежной зоне, обеспечить своевременное оповещение об угрозе в судоходстве, гражданском и промышленном строительстве.

Свойства оптического кабеля помогут повысить безопасность добычи и хранения двуокиси углерода, снизить риски сейсмического влияния.

Данные исследования будут полезны в исследованиях климатических изменений, изучении движения, формирования, таяния льдов Арктики.

Оптоволоконная кабельная сеть, кроме своего прямого назначения, может успешно использоваться как датчик температуры, сейсмической активности, определения деформаций в теле льдов и у подошвы ледников.