Fraunhofer-Gesellschaft

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Design und Fertigung hochminiaturisierter Fasersonden für interferometrische Messungen

 
: Schmitt, R.; König, N.

Puente Leon, F.; Beyerer, J. ; Arbeitskreis der Hochschullehrer für Messtechnik e.V. -AHMT-:
XXV. Messtechnisches Symposium des Arbeitskreises der Hochschullehrer für Messtechnik e.V. 2011 : 22. - 24. September 2011 in Karlsruhe; Tagungsband
Aachen: Shaker, 2011 (Messtechnik und Sensorik)
ISBN: 978-3-8440-0388-8
S.277-287
Messtechnisches Symposium <25, 2011, Karlsruhe>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IPT ()

Abstract
Es wird gezeigt, wie sich faseroptische Sonden für interferometrische Messungen aufbauen und fertigen lassen. Das Sonden-Setup mit GRIN-Faserlinsen (Gradientenindex) ermöglicht eine Strahlformung bei gleichzeitig kompakter Bauform. Die Herausforderung bei der Umsetzung der Designvorgaben bestehen in der exakten Ablängung des GRIN-LWL. Hierbei beträgt die Längenabweichung von der Zielgröße durch die verwendete Cleave-Technik etwa 5 µm. Zur Strahlumlenkung eignet sich das Schleifen der LWL-Sondenspitze, wodurch eine Montage von Mikroprismen umgangen wird und zusätzlich kleinste Sonden etwa für die Bohrungsmessung realisiert werden können. Mit Hilfe von rein faserbasierten Messsonden können sämtliche interferometrische Längenmessverfahren Messaufgaben in kleinen Bauräumen wie Düsenspritzlöchern oder Mikrobohrungen erschließen. Dazu zählen nicht nur die Laserinterferometrie, Mehrwellenlängen- und kurzkohärente Interferometrie. Kleinere Durchmesser lassen sich mit zusätzlicher Taperbearbeitung des LWL erzielen. Sonden für die optische Kohärenztomographie (OCT) z.B. für endoskopische Anwendungen wie die kardiovaskuläre Diagnostik lassen mit den gezeigten Verfahren ebenfalls realisieren. Entsprechende Eingriffe sind dank der kompakten Bauform minimal-invasiv und damit patientenschonend. Zur weiteren Charakterisierung und Verbesserung des Sondenbaus ist es wichtig, das optische Verhalten an den geschliffenen Flächen besser zu verstehen. Fragestellungen wie der Einfluss der Rauheit (Schleifriefen) auf das Totalreflexionsvermögen bzw. das Streulichtverhalten können dabei simulativ betrachtet werden. Für das Design von Sonden, die das Lichtaustrittsfenster als Referenzfläche für die interferometrische Messung nutzen, wäre der Interferenzkontrast eine zusätzliche Optimierungsgröße. Die Erfahrung hat gezeigt, dass eine starke Fokussierung, d.h. geringer Arbeitsabstand und kleine Messspots nicht förderlich für einen hohen Interferenzkontrast sind, da durch die daraus resultierenden größeren Lichtaustrittswinkel die Fresnelreflexion von der Grenzfläche abnimmt. Im Gegensatz dazu ist für Anwendungen, bei denen das Referenzsignal anderweitig erzeugt wird, eine Fresnelreflexion hinderlich, da sie den Signal-Rausch-Abstand verringert. Für diesen Fall kann das Lichtaustrittsfenster entspiegelt und/oder schräg abgeschliffen werden, so dass die Reflexion nicht mehr in der Faser weitergeleitet wird.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-203899.html