Leistungssteigerung von Fasersensoren durch Rauschunterdrückung

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Schneider
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme ; Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 444026958

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Projekt PEnSNoR haben wir Methoden zur Rauschunterdrückung für verteilte Fasersensoren die auf dem Prinzip der stimulierten Brillouin Streuung beruhen untersucht. Wir haben eine neue Methode zur Nachprozessierung der Signale entwickelt, welche den Signal-zu Rauschabstand um 3 dB verbessert. Dadurch lassen sich entweder kürzere Messzeiten oder längere Fasersensoren erzielen. Ein weiteres wichtiges Ergebnis des Projektes waren Sensoren für das Radiofrequenzspektrum, welche die Belegung des drahtlosen Spektrums bis in den THz- Bereich hinein mit einer Auflösung von 1 MHz messen können. Dabei wird die SBS dazu benutzt, den Frequenzunterschied zwischen den Frequenzen in einen Zeitunterschied des Messsignals zu verwandeln. Eine der Veröffentlichungen zu diesem Thema wurde als „Editors Pick“ von den Editoren von Photonics Research ausgewählt und in den sozialen Netzwerken besonders promotet. Die Corona-Pandemie, welche während annähernd der gesamten Projektlaufzeit ein wichtiges Thema war, hat die Bearbeitung des Projektes sehr erschwert. So waren experimentelle Arbeiten nur eingeschränkt möglich und eine Akquirierung von neuem Personal nach dem Weggang des daran arbeitenden Mitarbeiters war sehr schwierig. Die Projektergebnisse wurden in hochrangigen wissenschaftlichen Fachzeitschriften und auf Konferenzen veröffentlicht. Sie haben uns insbesondere dazu animiert, im neuen DFG Projekt LiSoNIP neue Plattformen für die integrierte SBS zu erforschen, und – zusammen mit 12 weiteren Partnern – einen Horizon Europe Antrag zur Ausnutzung der bestehenden Kommunikations-Faserinfrastruktur als großflächigen verteilten Sensor zu stellen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Benefits of Spectral Property Engineering in Distributed Brillouin Fiber Sensing. Sensors, 21(5), 1881.
  Feng, Cheng & Schneider, Thomas
  
• Brillouin-scattering-induced transparency enabled reconfigurable sensing of RF signals. Photonics Research, 9(8), 1486.
  Kadum, Jaffar; Das, Ranjan; Misra, Arijit & Schneider, Thomas
  
• Slow Light Enabled Temporal Frequency Discriminator. OSA Advanced Photonics Congress 2021, SpW1F.7. Optica Publishing Group.
  Kadum, Jaffar Emad; Misra, Arijit; Das, Ranjan & Schneider, Thomas
  
• Stimulated Brillouin Scattering-Induced All-Optical Spectrum Sensing. Frontiers in Optics + Laser Science 2021, JTu1A.31. Optica Publishing Group.
  Kadum, Jaffar Emad; Das, Ranjan; Misra, Arijit & Schneider, Thomas
  
• Brillouin-based radio frequency sources. Semiconductors and Semimetals, 53-80. Elsevier.
  Eggleton, Benjamin J., Michael J. Steel & Christopher G. Poulton
  
• Photonic Microwave Frequency Measurement With High Accuracy and Sub-MHz Resolution. Journal of Lightwave Technology, 40(9), 2748-2753.
  Singh, Karanveer; Preusler, Stefan; Misra, Arijit; Zhou, Linjie & Schneider, Thomas
  
• Temporal Disentanglement of Wireless Signal Carriers Based on Quasi-Light-Storage. Journal of Lightwave Technology, 40(20), 6762-6768.
  Kadum, Jaffar Emad; Preußler, Stefan; Das, Ranjan; Mandalawi, Younus & Schneider, Thomas
  
• On-Chip Stimulated Brillouin Scattering Exploiting Polymer Waveguides with Nanoscale Footprint. CLEO 2024, SF3G.8. Optica Publishing Group.
  Yadav, Deepanshu; Singh, Karanveer & Schneider, Thomas