DE102009056058A1

DE102009056058A1 - Vorrichtung zur Erzeugung von Anregungsstrahlung für selbstkalibrierende faseroptische Raman-Sensoren, Messeinrichtung zum Erfassen der Temperatur eines Messobjekts und Raman-Sensoranordnung

Info

Publication number: DE102009056058A1
Application number: DE102009056058A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof. Dr. Schade; Alexander Wipfler
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2011-05-26
Anticipated expiration: 2029-11-26
Also published as: DE102009056058B4

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Erzeugung von Anregungsstrahlung für selbstkalibrierende faseroptische Raman-Sensoren mit einer Laserquelle zur Abgabe von Laserpulsen vorgegebener Wellenlänge vorgeschlagen. Der Laserquelle ist eine Lichtleitfaser zum Einkoppeln der Laserpulse mit vorgegebener erster Wellenlänge zugeordnet, in der unter Ausnutzung der stimulierten Raman-Streuung eine Raman-Emissionslinie entsteht, die der durch die Laserpulse vorgegebener erster Wellenlänge erzeugten Stokes-Linie entspricht, wobei die Raman-Emissionslinie mit der Stokes-Wellenlänge eine Anti-Stokes-Linie erzeugt, die bei der vorgegebenen ersten Wellenlänge der Laserpulse der Laserquelle liegt. Am Ausgang der Lichtleitfaser ist eine Vorrichtung zum Trennen der Wellenlängen angeordnet, die die aus der Lichtleitfaser austretende Strahlung in Pulse mit der vorgegebenen ersten Wellenlänge und Pulse mit der zweiten Wellenlänge der induzierten Stokes-Wellenlinie (S1) aufteilt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Anregungsstrahlung für selbstkalibrierende faseroptische Raman-Sensoren mit einer Laserquelle zur Abgabe von Laserpulsen vorgegebener erster Wellenlänge sowie eine Messeinrichtung zum Erfassen der Temperatur eines Messobjekts.
Faseroptische Raman-Sensoren sind zur ortsaufgelösten Erfassung von Temperaturen in Bauteilen seit längerem bekannt ( DE 40 19 980 A1 ). Dabei wird ein Laserstrahl, gepulst oder frequenzmoduliert, in eine Single-Mode- oder Multi-Mode-Lichtleitfaser eingekoppelt und das in der Faser für die frequenzverschobenen Stokes- und Anti-Stokes-Linien rückgestreute Licht zeitaufgelöst detektiert. Das Verhältnis der gemessenen Anti-Stokes- zu Stokes-Linienintensitäten ist insbesondere ein Maß für die Temperatur, da das Anti-Stokes-Signal als Zwei-Photonen-Prozess temperaturabhängig ist, das Stokes-Signal hingegen wird als Referenzsignal aufgenommen. Damit ergibt sich ein differentielles Verfahren. Sind in den Messkanälen für die zwei Signale die Systemparameter und mögliche Störgrößen identisch, so kürzen sich diese durch die Verhältnisbildung heraus, und es kann die Temperatur in dem Lichtleiter nach der folgenden Gleichung einfach bestimmt werden:
Dabei sind T die zu messende Temperatur, θ eine bekannte Referenztemperatur, k_B die Boltzmann-Konstante, h das Planck'sche Wirkungsquantum, ν die Frequenz der Ramanverschiebung und R das Verhältnis von Anti-Stokes- zu Stokes-Intensität bei der jeweiligen Temperatur. Die Ortsauflösung ergibt sich durch zeitaufgelöste Messung R(t) für Anti-Stokes- und Stokes-Linie. Für eine Laserpulsdauer von 1 ns und einem Brechungsindex von n = 1,5 für Glas ergibt sich unter Berücksichtigung des hin- und zurücklaufenden Lichtpulses eine minimale Ortsauflösung von 10 cm. Vorausgesetzt wird dabei, dass das Detektionssystem zur zeitaufgelösten Fassung der Raman-Rückstreusignale ebenfalls eine Zeitauflösung von 1 ns hat.
Die Genauigkeit der beschriebenen Messmethode wird durch den Umstand eingeschränkt, dass Anti-Stokes- und Stokes-Wellenlängen nicht identisch sind und von einer dritten Wellenlänge erzeugt werden, d. h., die induzierende Pumpwellenlänge ist immer verschieden von den Stokes- und Anti-Stokes-Linien. Somit erfahren die drei Wellenlängen bzw. die Signale mit den drei Wellenlängen in der Faser unterschiedliche Dämpfungen oder Störungen, bzw. Störungen auf der induzierenden Pumpwellenlänge sind nicht identisch mit den induzierten Raman-Wellenlängen auf den Stokes- und Anti-Stokes-Übergängen. Damit sind die Bedingungen für eine differentielle Methode nur ein geschränkt oder nicht erfüllt, was die Genauigkeit dieser Methode deutlich einschränken kann.
Eine Lösung dieses Problems ist möglich, wenn anstelle einer Strahlung mit einer Wellenlänge zur Anregung zwei Lichtsignale mit zwei Wellen eingestrahlt wer den, und zwar derart, dass der Frequenz- oder Wellenlängenabstand der beiden eingestrahlten Lasersignale mit den Wellenlängen λ1 und λ2 so eingestellt ist, dass dieser Abstand der Ramanverschiebung in der verwendeten Faser entspricht. Dies ist in 1 dargestellt, die das Prinzip eines faseroptischen Raman-Sensors mit Einstrahlung von zwei Wellenlängen darstellt. Wird beispielsweise λ1 so gewählt, dass diese Wellenlänge identisch mit der Wellenlänge der Anti-Stokes-Linie aS2 ist, die durch den Laser mit der Wellenlänge λ2 erzeugt wird, dann entspricht die Wellenlänge der Stokes-Linie S1, erzeugt vom Laser mit der Wellenlänge λ1 genau der Wellenlänge λ2 des zweiten Lasers. Diese Konfiguration hat zur Folge, dass Anti-Stokes- und Stokes-Wellenlängen jeweils von einer eingestrahlten Laserwellenlänge erzeugt werden, wobei die eingestrahlte Laserwellenlänge jeweils mit induzierten Stokes- bzw. Anti-Stokes-Linien identisch ist. Damit ist immer eine direkte Korrelation von Raman-verschobener Linie (Stokes- oder Anti-Stokes-) mit einer eingestrahlten Pumpwellenlänge gewährleistet, und die differentielle Messmethode kann ohne Einschränkungen erfüllt werden. Damit ist die Temperaturmessung von möglichen Systemparameterschwankungen unbeeinflusst.
In dem Stand der Technik der GB 2181830 A ist die oben beschriebene Methode offenbart, bei der zwei unabhängige Laserstrahlquellen eingesetzt werden, von denen mindestens eine präzise spektral abgestimmt werden muss, damit die oben genannten Bedingungen eingehalten werden. Dies setzt eine präzise Stabilisierung der beiden Laserwellenlängen voraus, was in jedem Fall einen deutlichen technischen Aufwand benötigt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Anregungsstrahlung für selbstkalibrierende faseroptische Raman-Sensoren zu schaffen, bei der die beiden Wellenlängen für das benötigte Pumplicht präzise stabilisiert werden können, wobei der technische Aufwand gering gehalten wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
Dadurch, dass der für die Anregungsstrahlung, d. h. das Pumplicht verwendeten Laserquelle, die Laserpulse mit einer vorgegebenen ersten Wellenlänge abstrahlt, eine Lichtleitfaser zum Einkoppeln der Laserpulse mit vorgegebener erster Wellenlänge zugeordnet ist, in der unter Ausnutzung der stimulierten Raman-Streuung eine Raman-Emissionslinie entsteht, die bei der durch die Laserpulse vorgegebener erster Wellenlänge erzeugten Stokes-Wellenlänge liegt, wobei die Raman-Emissionslinie mit der Stokes-Wellenlänge eine Anti-Stokes-Linie erzeugt, die bei der vorgegebenen ersten Wellenlänge der Laserpulse der Laserquelle liegt, und weiterhin am Ausgang der Lichtleitfaser eine Vorrichtung zum Trennen der Wellenlängen die aus der Lichtleitfaser austretende Strahlung in Pulse mit der vorgegebenen ersten Wellenlänge und Pulse mit der induzierten Stokes-Wellenlänge als zweite Wellenlänge aufteilt, wird eine selbstkalibrierende Strahlquelle geschaffen, d. h. eine Strahlquelle mit zwei Laserpulsen unterschiedlicher Wellenlängen, die präzise stabilisiert sind, wobei der technische Aufwand in Bezug auf den Stand der Technik deutlich reduziert wird. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist keine Feinabstimmung der Laserwellenlängen auf die Ramanverschiebung notwendig, da durch Nutzung des stimulierten Raman-Effektes für die eingestrahlte Pumpwellenlänge die so erzeugte zweite Laserwellenlänge immer exakt der Ramanverschiebung von Stokes bzw. Anti-Stokes, die durch die Pumpwellenlänge induziert wird, entspricht. Damit ist erstmals eine vollständige selbstkalibrierende Messanordnung möglich, die keine aufwendige Elektronik zur Feinabstimmung/Stabilisierung der beiden Wellenlängen benötigt.
Die für das Trennen der Wellenlängen der aus der Lichtleitfaser austretenden Strahlung in die Pulse der vorgegebenen ersten Wellenlänge und Pulse mit der induzierten Stokes-Wellenlänge als zweite Wellenlänge benötigte Vorrichtung ist vorzugsweise ein dispersives Element mit einem nachgeschalteten faseroptischen Schalter, der die Pulse mit den beiden Wellenlängen alternierend zum Einkoppeln in eine Messfaser bereitstellt. Es kann aber auch ein faseroptischer Schalter mit zwei Ausgängen und zwei dem jeweiligen Ausgang zugeordneten Filtern vorgesehen werden, die jeweils nur eine Wellenlänge durchlassen, wobei eine Vorrichtung zum Zusammenführen der jeweils durch die Filter durchgelassenen Strahlung zur Einkopplung in eine Messfaser vorgesehen ist. Da die bei den Alternativen verwendeten Bauelemente übliche optische Bauelemente sind, wird weiterhin zur Reduktion des technischen Aufwandes beigetragen. Die Faserschalter ermöglichen eine schnelle Umschaltung im Millisekundentakt zwischen der Strahlung der beiden Wellenlängen.
Für die Filter können vorteilhafterweise Faser-Bragg-Gitter eingesetzt werden. Auch das dispersive Element kann üblicherweise als Gitter oder Prisma ausgebildet sein.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Intensität der Strahlung der zweiten Wellenlänge durch geeignete Wahl der Faserlänge an die Intensität der Strahlung der ersten Wellenlänge angepasst werden kann, d. h. es wird eine Faserlänge gewählt, bei der die erste Stokes-Ordnung im Vergleich zur Pumpwellenlänge recht stark ausgebildet ist, höhere Ordnungen aber möglichst schwach bleiben.
In vorteilhafter Weise kann somit eine Messeinrichtung zum Erfassen der Temperatur eines Messobjekts mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und einem als Messfaser ausgebildeten Raman-Sensor hergestellt werden, in die die alternierenden Pulse der ersten und zweiten Wellenlängen einkoppelbar sind, wobei Mittel zur selektiven Erfassung der Raman-Streuung der induzierten Stokes- und Anti-Stokes-Linien und Auswertung ihrer Intensitäten umfasst sind. Wie ausgeführt, ist es damit möglich, eine komplette selbstkalibrierende Messeinrichtung zur Verfügung zu stellen, die gegenüber bekannten Messeinrichtungen die Möglichkeit bietet, ein vergleichsweise einfaches System aufzubauen, welches keine präzise Regelung der Laserparameter benötigt und mit lediglich einer Strahlquelle bzw. Laserquelle auskommt.
Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung einer Anregungsstrahlung Bestandteil einer Raman-Sensoranordnung sein, die eine Messfaser und eine Auswerteeinheit zur Erfassung und Auswertung der Strahlung der Messfaser umfasst. Ein solcher Sensor ist beispielsweise in OTDR(optical time domain reflectometry)-Verfahren einsetzbar, um Spleiße oder Knicke in einer Faser, hier der Messfaser, festzustellen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 das Funktionsprinzip eines zwei-Wellenlängen-faseroptischen Raman-Sensors,
2 Emissionsspektren für zwei Wellenlängen,
3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen der Temperatur oder der mechanischen Belastung eines Messobjektes in schematischer Darstellung,
4 ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Erzeugung von Pumplicht und
5 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Pumplicht in schematischer Darstellung.
In 3 ist schematisch eine Messeinrichtung zum Erfassen der Temperatur eines Messobjektes dargestellt, die eine näher in den 4 und 5 gezeigte Vorrichtung 1 zur Erzeugung von Anregungsstrahlung bzw. Pumplicht, einen faseroptischen Raman-Sensor 2 in Form einer Messfaser und eine Auswerteeinheit 3 umfasst. Die Vorrichtung 1 zur Erzeugung von Pumplicht weist einen Pulslaser 4, z. B. einen passiv gütegeschalteten Nd:Cr4+:YAG-Laser und einen Lichtleiter 5 sowie eine Einheit 6 zur Trennung von Wellenlängen auf.
Die Laserquelle 4 erzeugt beispielsweise eine Anregungsstrahlung bzw. ein Pumplicht mit der Wellenlänge von 1064 nm oder deren Harmonische, z. B. 532 nm, es sind jedoch auch beispielsweise Wellenlängen von 1,54 μm und deren Harmonische möglich. Im Ausführungsbeispiel entsprechend 3 wird eine Wellenlänge λ1 von 532 nm verwendet. Das Pumplicht wird als Laserpulse in die Lichtleitfaser 5 eingekoppelt, die beispielsweise identisch mit der Messfaser 2 ist. In der Lichtleitfaser 5 entsteht aufgrund der hohen Pulsspitzenleistungen (P_max = W/τ, W = Pulsenergie, τ Pulsdauer) durch den stimulierten Raman-Effekt eine Emissionslinie, die exakt bei der Wellenlänge λ2 der Stokes-Linie S1 liegt, die durch die Pumpwellenlänge λ1 erzeugt wird (siehe 1). Gleichzeitig erzeugt aufgrund der Raman-Streuung die induzierte Raman-Linie mit der Wellenlänge λ2 (Emissionslinie) eine Anti-Stokes-Linie aS2, die exakt bei der Pumpwellenlänge λ1 liegt.
Die 2 zeigt das Intensitätsspektrum der auf diese Art simultan erzeugten Wellenlängen λ1 und λ2, d. h., 2 zeigt das Emissionsspektrum mit der Wellenlänge λ1 = 532 nm als Pumpwellenlänge und λ2 = 545 nm als stimulierte Raman-Linie sowie höhere Stokes-Ordnungen bei Verwendung eines frequenzverdoppelten, passiv gütegeschalteten Nd:YAG-Mikrochiplasers als Pumplaser, wobei die mit ”Counts” bezeichnete Ordinate das Spektrometersignal darstellt. Würde das Maximum auf 1 normiert, ergäbe sich eine relative spektrale Leistungsdichte.
Die Intensität der durch die Laserpulse mit der Pumpwellenlänge λ1 induzierten Raman-Linie mit der Stokes-Wellenlänge S1 = λ2 wird der Intensität der Pumpstrahlung mit Wellenlänge λ1 dadurch angepasst, dass die Länge der Lichtleitfaser 5 entsprechend angepasst wird. Im Ausführungsbeispiel der 2 beträgt die verwendete Faserlänge 600 m.
Am Ausgang der Lichtleitfaser 5, der die Pulssignale entsprechend 2 liefert, liegt die Einheit 6 zur Trennung der Wellenlängen an, die entsprechend den Ausführungen der 4 und der 5 ausgebildet sein kann. Nach 4 wird die aus der Lichtleitfaser austretende Strahlung über eine Linse 7 auf ein dispersives Element geleitet, das im Ausführungsbeispiel als Gitter 8 ausgebildet ist und das die auftreffende Strahlung 9 in zwei Strahlengänge 10, 11 der Wellenlängen λ1 und λ2 entsprechend 2 durch Beugung aufteilt. Die Strahlung der Strahlengänge 10, 11 wird über Linsen 12 in jeweils einen Eingang eines faseroptischen Schalters 13 eingekoppelt, der an seinem Ausgang alternierend Lichtpulse als Pumplicht mit den Wellenlängen λ1 und λ2 zur Verfügung stellt und taktweise im Millisekundenbereich zwischen dem Licht der unterschiedlichen Wellenlängen umschaltet. Das so am Ausgang des Faserschalters 13 anliegende Pumplicht wird in die Messfaser 2 eingekoppelt, wie durch den Pfeil 14 angedeutet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Strahlung 9 im Freistrahl über das Gitter 8 aufgeteilt und wieder in den faseroptischen Schalter 13 eingekoppelt.
In dem Ausführungsbeispiel nach 5, das ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Einheit 6 zum Trennen der Wellenlängen darstellt, wird innerhalb der Einheit 6 die Strahlung in Lichtleitern geführt. Dabei wird der Ausgang der Lichtleitfaser 5 mit dem Eingang eines faseroptischen Schalters 15 verbunden, der zwei Ausgänge aufweist, wobei in die Ausgänge 16, 17 jeweils ein Faser-Bragg-Gitter 18, 19 eingesetzt ist, die jeweils als Stoppfilter für die Wellenlänge λ1 oder λ2 wirken, so dass pro Ausgang 16, 17 nur die Strahlung mit einer der beiden Wellenlängen λ1 und λ2 passieren kann. Anschließend werden beide Kanäle mit einem Y-Koppler, der als Faserstecker ausgebildet sein kann, kombiniert und der Messfaser 2 entsprechend dem Pfeil 14 zugeführt. Der Faserschalter 15 schaltet zwischen der Strahlung mit der Wellenlänge λ1 und der der Wellenlänge λ2 im Millisekundentakt um.
In 4 kann anstelle des Gitters 8 auch ein Prisma verwendet werden, und in 5 können anstelle der Faser-Bragg-Gitter 18, 19 Filter eingesetzt werden.
Die Messvorrichtung gemäß 3 wird primär in der hochauflösenden fasergekoppelten Temperaturmessung angewendet. Von besonderem Interesse sind dabei Temperaturmessungen in Energiekabeln. Hierzu wird der selbstkalibrierende faseroptische Sensor, der der Messfaser 2 entspricht, in den Mantel des Energiekabels integriert. Im Falle von sogenannten ”Hotspots” oder Erdschlüssen kann die resultierende Temperaturerhöhung oder -änderung mit hoher Genauigkeit vermessen werden. Die Ortsauflösung kann dabei in Abhängigkeit von der verwendeten Laserstrahlquelle bis zu 10 cm betragen. Mit einer solchen Anordnung kann die Messvorrichtung zur Langzeitüberwachung des thermischen Belastungszustandes von Energiekabeln eingesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4019980 A1 [0002]
GB 2181830 A [0006]

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung von Anregungsstrahlung für selbstkalibrierende faseroptische Raman-Sensoren mit einer Laserquelle (4) zur Abgabe von Laserpulsen vorgegebener erster Wellenlänge, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserquelle (4) eine Lichtleitfaser (5) zum Einkoppeln der Laserpulse mit vorgegebener erster Wellenlänge (λ1) zugeordnet ist, in der unter Ausnutzung der stimulierten Raman-Streuung eine Raman-Emissionslinie mit einer zweiten Wellenlänge (λ2) entsteht, die der durch die Laserpulse vorgegebener erster Wellenlänge (λ1) erzeugten Stokes-Linie (S1) entspricht, wobei die Raman-Emissionslinie mit der zweiten Wellenlänge (λ2) eine Anti-Stokes-Linie (aS2) erzeugt, die bei der vorgegebenen ersten Wellenlänge (λ1) der Laserpulse der Laserquelle (4) liegt, und dass am Ausgang der Lichtleitfaser (5) eine Vorrichtung (6) zum Trennen der Wellenlängen angeordnet ist, die die aus der Lichtleitfaser (5) austretende Strahlung in Pulse mit der vorgegebenen ersten Wellenlänge (λ1) und Pulse mit der zweiten Wellenlänge (λ2) der induzierten Stokes-Linie (S1) aufteilt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6) zum Trennen der Wellenlängen (λ1, λ2) ein dispersives Element (8) mit einem nachgeschalteten faseroptischen Schalter (13) aufweist, der die Pulse mit den beiden Wellenlängen (λ1, λ2) alternierend zum Einkoppeln in eine Messfaser (2) bereitstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dispersive Element ein Gitter (8) oder ein Prisma ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6) zum Trennen der Wellenlängen (λ1, λ2) ein faseroptischer Schalter (15) mit zwei Ausgängen (16, 17) und zwei dem jeweiligen Ausgang zugeordneten Filtern (18, 19), die jeweils nur eine Wellenlänge durchlassen, und eine Vorrichtung (20) zum Zusammenführen der jeweils durch die Filter (18, 19) durchgelassenen Strahlung zum Einkoppeln in eine Messfaser (2) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter Faser-Bragg-Gitter (18, 19) sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20) zum Zusammenführen ein Y-Koppler, vorzugsweise ein Y-Faserstecker (20), ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der faseroptische Schalter (13, 15) im Millisekunden-Takt zwischen der Strahlung der ersten Wellenlänge (λ1) und der der zweiten Wellenlänge (λ2) umschaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wellenlänge (λ1) bei 532 nm und die zweite Wellenlänge (λ2) bei 545 nm liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität der Strahlung der zweiten Wellenlänge (λ2) an die Intensität der Strahlung der ersten Wellenlänge (λ1) durch Wahl der Länge der Lichtleitfaser (5) anpassbar ist.
Messeinrichtung zum Erfassen der Temperatur eines Messobjekts mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Anregungsstrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und einem als Messfaser (2) ausgebildeten Raman-Sensor, in die die alternierenden Pulse der ersten und zweiten Wellenlängen (λ1, λ2) einkoppelbar sind, wobei Mittel (3) zur selektiven Erfassung der Raman-Streuung der in der Messfaser induzierten Stokes- und Anti-Stokes-Linien und Auswertung ihrer Intensitäten zur Bestimmung der Temperatur umfasst sind.
Raman-Sensoranordnung mit einer Messfaser (2), einer Vorrichtung (1) zur Erzeugung von Anregungsstrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, deren Ausgangsstrahlung in die Messfaser einkoppelbar ist, und einer Auswerteeinheit zur Erfassung und Auswertung der Strahlung der Messfaser.