Vorlaufforschung 2014

Lichtwellenleiter mit mechanisch eingebrachten Mikrostrukturen (LIMMS)

Lichtwellenleiter werden zum Transport von Licht verwendet und haben üblicherweise die Form dünner Fasern, können aber auch als Scheiben aus transparentem Material aufgebaut sein. Für Anwendungen in den Bereichen Beleuchtungstechnik, Sensorik und Datenübertragung wird immer wieder eine seitliche Ein- und Auskopplung von Licht aus dem Lichtleiter benötigt. Das Ziel des Projektes ist die Erarbeitung von Grundlagen für ein vertieftes Verständnis der Funktionsweise seitlich abstrahlender und empfangender Lichtleiter. Innerhalb des Projektes werden zwei Zielrichtungen näher untersucht: Das ist zum einen die Mikrostrukturierung von Polymeroptischen Fasern (POF) für optische Drehübertragung mit kleinem bis mittleren freien Innendurchmesser und zum andern die Strukturierung flacher Leuchten mit Mehrfachfunktion. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen anschließend als Basis für Folgeprojekte dienen.

 

Der vollständige Bericht steht hier als Download bereit:

efi_pof-ac_Hartl_Poisel_Bachmann_Bericht_Vorlaufforschung_2014_Lichtwellenleiter.pdf

Powered over POF Sensors

Jeder elektronische Sensor in einer automatisierten Umgebung benötigt eine Stromversorgung und eine Kommunikationsverbindung, um seine Daten an einen Leitrechner weiter zu geben. Diese triviale Eigenschaft bereitet genau dann Probleme, wenn der Sensor Daten in einer anderen physikalischen Umgebung als die des Steuerrechners erfassen soll. Z.B. in der Nähe von starken Elektromotoren, Stromleitungen und an allen Stellen, die durch Blitz gefährdet sind. Windkrafträder sind nur ein Beispiel hierfür. Auch in explosionsgefährdeter Atmosphäre sind elektronische Sensoren wegen des möglichen Funkenschlags nur mit großem Aufwand einsetzbar oder ganz verboten.

 

Die Idee zur Lösung dieses Problems basiert auf dem Einsatz einer Polymer Optischen Faser (POF), über die in Form von Licht sowohl die Energie zur Versorgung des Sensors bereitgestellt wird, als auch die Kommunikation erfolgt. Dazu werden zwei Komponenten benötigt: Die optische Energieübertragung und ein Energy Harvester für die zu versorgende Low Power Elektronik, da die ankommende Energiemenge sehr niedrig ist.

 

Das Ziel ist es, elektronische Sensoren in einem vollständig gekapselten Gehäuse unterbringen, in das nur eine POF und keine stromführende Kupferleitung führt.

Bisherige Lösungen basieren auf der Kombination eines Lasers in Verbindung mit einer Glasfaser. Doch diese Lösung ist nicht nur sehr teuer, sondern auch schwierig in der Montage. Um Größenordnungen billiger und einfach zu montieren wäre eine Kombination aus LED und POF. Die erreichten Ergebnisse zeigen, dass es prinzipiell möglich ist, die Kombination Glasfaser und Laser durch LED und POF zu ersetzen. Für den industriellen Einsatz ist der vorliegende Aufbau jedoch nicht geeignet. 90% des Lichts sind als Verlust zu beklagen, nur 10% werden wirklich eingekoppelt. Dieses Verhältnis ist umzukehren. Deshalb soll in einem weiteren Projekt eine THeigene LED entwickelt werden, die so klein ist und das Licht so fokussiert, dass sie in eine 1 mm POF 90% des Lichts eingekoppelt.

 

Der vollständige Bericht steht hier als Download bereit:

efi_Urbanek_Bericht_Vorlaufforschung_2014_POFSensors.pdf