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Distributed curvature sensing using long period fiber grating and machine learning numerical analysis

曲率 光学 光纤布拉格光栅 人工神经网络 栅栏 光纤 传输(电信) 光纤传感器 弯曲 材料科学 长周期光纤光栅 计算机科学 渐变折射率纤维 声学 物理 电信 人工智能 数学 几何学 复合材料
作者
Clément Deleau,Han Cheng Seat,Olivier D. Bernal,Frédéric Surre
出处
期刊:Optics Letters [The Optical Society]
卷期号:48 (19): 4941-4941
标识
DOI:10.1364/ol.499042
摘要

In this numerical study, we propose a fiber distributed curvature sensor based on the analysis of the spectral transmission of a long period fiber grating (LPG) with a neural network. A simulation of the optical transmissions of a proposed 6-cm LPG structure for different curvature profiles is first performed using EigenMode Expansion and a coupled-mode theory algorithm. Both fiber curvature profiles and their corresponding optical transmission spectra are then injected into a four dense layer neural network which, after training, leads to a 0.40% relative median estimation error in the bending profiles. This paper demonstrates the efficiency of neural network-based optical sensors to analyze non-uniform perturbations, while also revealing long-period gratings to be promising candidates for such systems.
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