Vì sợi quang vận hành bằng cách truyền tín hiệu ánh sáng xuống cáp thủy tinh nên nhiễu loạn nhỏ với tín hiệu đó có thể đo được khi chúng quay trở lại. Công nghệ có tên DAS này đã được sử dụng trong ngành công nghiệp dầu khí.

“Cách DAS vận hành là khi ánh sáng đi dọc sợi, nó sẽ bắt gặp nhiều tạp chất khác nhau trong thủy tinh và nảy ngược trở lại. Nếu sợi hoàn toàn tĩnh, tín hiệu tán xạ ngược sẽ luôn giống nhau. Nhưng nếu sợi bắt đầu giãn ra ở một số khu vực – do rung động hoặc sức ép – tín hiệu đó sẽ thay đổi”, đồng tác giả Eileen Martin giải thích.

Để kiểm tra xem dạng cáp này có thể sử dụng để theo dõi và đo động đất được không, 4,8 km sợi quang đã được lắp đặt bên dưới Đại học Stanford theo hình số 8 được trang bị các máy dò laser được thiết kế để ghi lại bất kỳ chuyển động nào.

Cái được gọi là trạm quan trắc địa chấn sợi quang này bắt đầu vận hành vào tháng 9/2016 và đã ghi lại được hơn 800 vụ địa chấn trong năm hoạt động đầu tiên. Đó bao gồm tiếng động nhân tạo như các vụ nổ từ một mỏ đá lân cận, các trận động đất nhỏ cục bộ và thậm chí một sự kiện lớn đến 8,2 độ tàn phá miền trung Mexico ngày 8/9 năm nay cách cơ sở Stanford khoảng 3.330 km. Trong một trường hợp, cảm biến có thể thu nhận được 2 trận động đất từ cùng một nguồn với độ lớn 1,6 và 1,8 độ.

“Như dự đoán, cả hai trận động đất có cùng dạng sóng hay biểu đồ sóng vì chúng bắt nguồn cùng một chỗ nhưng cường độ của vụ động đất mạnh hơn sẽ lớn hơn. Điều này chứng minh rằng đài quan sát địa chấn sợi quang có thể phân biệt chính xác giữa các trận động đất có cường độ khác nhau”, nhà nghiên cứu dẫn đầu Biondo Biondi cho biết.

Tương tự, đài quan sát cũng có thể phân biệt giữa sóng S và sóng P, các sóng sốc truyền qua lòng đất ở các tốc độ khác nhau. Sóng P thường dến sớm hơn nhiều so với sóng S nhưng lại yếu hơn, do đó, dò chúng là một phần quan trọng của một hệ thống cảnh báo sớm hiệu quả.

Trong khi đài đài quan trắc địa chấn sợi quang cho thấy các kết quả ban đầu đầy hứa hẹn thì các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng các máy đo địa chấn truyền thống vẫn nhạy hơn trong việc dò động đất nhưng hệ thống của họ lại có những ưu thế khác. Cụ thể, nó đã nằm sẵn dưới lòng đất ở nhiều vị trí, chỉ chờ được khai thác. Điều đó khiến nó có chi phí rẻ hơn nhiều và phạm vi phân bố rộng hơn, mang lại một phương pháp chi phí phải chăng để nghiên cứu động đất và cải thiện các hệ thống cảnh báo sớm.

“Chúng tôi có thể lắng nghe trái đất bằng cách sử dụng các sợi quang đã có sẵn vốn được triển khai cho mục đích viễn thông. Mỗi mét sợi quang trong mạng của chúng tôi đều đóng vai trò là một cảm biến và có chi phí lắp đặt chưa tới 1 đô la. Bạn sẽ không bao giờ có thể tạo được một mạng lưới sử dụng máy đo địa chấn thông thường với mức độ bao phủ, mật độ và giá cả như vậy”, Biondi cho biết.