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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Sensor, umfassend
- - eine optische Faser, die einen von einem Fasermantel umgebenen Faserkern, in den Licht eines Lasers am Eingang der optischen Faser einkoppelbar ist, aufweist, und
- - einen mit der optischen Faser verbundenen, als Lichtleiter ausgebildeten Sensorkopf mit einem mit dem Faserkern verbundenen Sensorkopfkern und einem den Sensorkopfkern umgebenen Sensorkopfmantel, wobei im Sensorkopfkern ein Interferenzgitter ausgebildet ist, an dem aus dem Faserkern in den Sensorkopfkern eingekoppeltes Licht wenigstens teilweise reflektierbar ist,
wobei am Interferenzgitter reflektiertes Licht aus dem Sensor auskoppelbar ist, und wobei der Sensorkopfkern und der Sensorkopfmantel aus elastischen Lichtleiterpolymeren und das Interferenzgitter aus einer Abfolge elastischer Lichtleiterpolymere aufgebaut sind.
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Stand der Technik
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Ein Biegesensor ist aus der Druckschrift „Temperature-compensated fiber-optic 3D shape sensor based on femtosecond laser direct-written Bragg grating waveguides“, veröffentlicht in OPTICS EXPRESS, Vol. 21, Issue 20, pp. 2476 - 2486 (2013), bekannt. Der Sensor besteht dabei aus einer Single-Mode-Faser, die mit einem Sensorkopf verbunden ist. Der Sensorkopf wiederum wurde vor dem Verbinden aus einem aus Kieselglas bestehenden Sensorkopfvorläufer hergestellt, indem in diesen mittels eines Lasers drei Sensorkopfkerne mit jeweils drei Interferenzgitter, nämlich Bragg-Gitter unterschiedlicher Periodenlänge, eingeschrieben worden sind. Das Einschreiben führt dabei zu einer Veränderung des Brechungsindexes des Kieselglases, sodass der Sensorkopf im Ergebnis als Lichtleiter fungieren kann. Die Interferenzgitter wiederum stellen periodische Änderungen in den Brechungsindizes der Sensorkopfkerne dar. Die Periodenlänge ist dabei der Abstand, in dem die periodischen Änderungen auftreten. Die Interferenzgitter fungieren als Reflektoren, die in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Periodenlänge Licht einer bestimmten Resonanzwellenlänge stärker als andere Wellenlängen reflektieren. Das reflektierte Licht wird außerhalb des Sensors detektiert. Verbiegungen des Sensors führen zu einer Änderung der Periodenlängen der über den gesamten Sensorkopf verteilten Interferenzgitter. Die damit verbundenen Resonanzwellenlängenänderungen und demzufolge die spektrale Zusammensetzung des detektierten, reflektierten Lichts werden als Messparameter für die Biegung des Sensors verwendet.
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Der bereits bekannte Sensor ist lediglich zur Verbiegungsmessung vergleichsweise lang erstreckter Messobjekte geeignet. Kleine axiale, hydrostatische und hydrodynamische Druckänderungen, wie sie z. B. bei medizinischen Katheterinstrumenten von Interesse sind, sind mit dem bekannten Sensor nicht erfassbar.
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Aus der
US 2009/0123111 A1 ist ein weiterer Biegesensor bekannt, mit dem beispielsweise die Position von Instrumenten während eines chirurgischen Eingriffs bestimmt werden kann. Bei diesem Sensor kommen optische Fasern zum Einsatz, in deren Faserkerne geeignete Interferenzgitter eingebracht sind. Eine Erfassung von kleinen axialen Druckänderungen ist allerdings auch mit diesem Sensor nicht möglich.
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Neben Kieselglas sind weitere Materialien bekannt, in die Lichtleiterkerne mittels Laser eingeschrieben werden können. Beispielsweise ist aus der
WO 2009/021256 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines auf einem Träger befindlichen Lichtleiters bekannt. Bei diesem Verfahren wird zunächst eine Silikonschicht auf dem Träger polymerisiert und im Anschluss dieses Vorpolymerisat zur Ausbildung des Lichtleiters strukturiert, d.h. es werden Lichtleiterkerne in das Vorpolymerisat unter Verwendung eines Lasers eingeschrieben. Dieses Einschreiben erfolgt dabei mittels des Zwei-Photonen-Absorptionsverfahrens, das eine isolierte Strukturierung in tieferen Bereichen der Silikonschicht ermöglicht. Hierzu wird das Laserlicht in der Silikonschicht fokussiert, was an diesem Punkt zur Zwei-Photonen-Absorption und damit zur Ausbildung des Lichtleiterkerns führt. Die Verwendung vorpolymerisierten Silikons ermöglicht es, dass auch Träger verwendet werden können, die eine äußerst unebene Oberfläche aufweisen.
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Ein weiterer Biegesensor, bei dem Lichtleiterkerne mit geeigneten Interferenzgittern in eine polymere optische Faser aus Polymethylmethacrylat (PMMA) eingeschrieben sind, ist aus „Highly Sensitive Bend Sensor Based on Bragg Grating in Eccentric Core Polymer Fiber“, veröffentlicht in IEEE Photonics technology letters, Vol.22, No.11, pp 850-852, (2010), bekannt. Auch mit diesem Sensor können insbesondere kleine axiale Druckänderungen nicht erfasst werden.
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Ein weiterer zur Druckmessung geeigneter Sensor ist aus der
DE 20 2014 100 938 U1 bekannt. Bei diesem gattungsbildenden Sensor können über die Verbiegungsmessung einer polymeren optischen Faser kleine hydrodynamische Druckänderungen, wie sie beispielsweise in biologischen Systemen aufgrund der Herztätigkeit auftreten, erfasst werden. Hierzu sind Interferenzgitter in einen Sensorkopf, der innerhalb der optischen Faser vor deren Ausgang angeordnet ist, eingebracht. Die Interferenzgitter fungieren in bekannter Weise als Reflektoren, die in Abhängigkeit von der Verbiegung des Sensorkopfs, Licht einer bestimmten Resonanzwellenlänge stärker als anderer Wellenlängen reflektieren. Die fortlaufende Analyse des von den Interferenzgittern reflektierten Lichts ermöglicht daher eine Bestimmung der am Sensor auftretenden hydrodynamischen Druckänderungen. Zur Erfassung von kleinen axialen Druckänderungen weist der Sensor an seiner Spitze einen Zusatzsensorkopf in Form eines mit dem Ausgang der optischen Faser verbundenen Fabry-Perot Interferometers auf. Die Detektion von kleinen axialen Druckänderungen ist beispielsweise beim Einsatz des Sensors in biologischen Systemen relevant, da hierdurch Rückschlüsse auf ein axiales Anstoßen des Sensors an Geweben gezogen werden können. Nachteilig sind allerdings der hohe konstruktive Aufwand sowie die erheblichen Kosten, die mit dem Einsatz des als Zusatzsensorkopfs fungierenden Fabry-Perot Interferometers verbunden sind.
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Aufgabenstellung
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Sensor derart weiterzubilden, dass dieser einfacher und kostengünstiger hergestellt werden kann.
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Darlegung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der das Interferenzgitter enthaltende Sensorkopf mit dem Ausgang der optischen Faser stoffschlüssig verbunden ist und die elastischen Lichtleiterpolymere des Sensorkopfs Silikone sind.
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Ein solcher Sensor kann z. B. hergestellt werden mittels eines Herstellungsverfahrens, umfassend die folgenden Schritte,
- - stoffschlüssiges Verbinden eines Sensorkopfvorläufers mit dem Ausgang der optischen Faser,
- - Einschreiben wenigstens eines Sensorkopfkerns in den mit der optischen Faser verbundenen Sensorkopfvorläufer mittels eines Lasers,
- - Einschreiben wenigstens eines Interferenzgitters in den Sensorkopfkern mittels eines Lasers,
das sich dadurch auszeichnet, dass als Material für den Sensorkopfvorläufer als elastisches Lichtleiterpolymer ein Silikon eingesetzt wird.
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Bevorzugte Ausführungsformen des Sensors bzw. des Herstellungsverfahrens sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
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Im erfindungsgemäßen Sensor wird also anstelle eines Zusatzsensorkopfs der Sensorkopf selbst auch zur Erfassung von axialen Druckänderungen eingesetzt. Hierfür ist der Sensorkopf mit dem Ausgang der optischen Faser verbunden und aus Silikonen als elastischen Lichtleiterpolymeren aufgebaut. Der Einsatz von Silikonen als Lichtleiterpolymere für den Sensorkopf führt dazu, dass dieser auch beim Auftreten von kleinen axialen Druckänderungen hinreichend elastisch verformt werden kann, um eine Änderung der Interferenzgitter-Periodenlänge zu induzieren. Hierdurch kann im erfindungsgemäßen Sensor auf den Einsatz eines Zusatzsensorkopfs vollständig verzichtet werden, wodurch der Sensor besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
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Die für die Ausbildung eines Lichtleiters erforderlichen Eigenschaften eines Silikons, d.h. diejenigen Eigenschaften, die es als Lichtleiterpolymer qualifizieren, sind dem Fachmann bekannt. Ein Kriterium ist hierbei beispielsweise eine hinreichende Transparenz für die jeweiligen Arbeitswellenlängen. Neben diesen essentiellen Eigenschaften wird der Fachmann die Wahl der eingesetzten Silikone von deren weiteren Eigenschaften abhängig machen. Silikone, die sich in Bezug auf ihre Brechungsindizes voneinander unterscheiden, sind unabhängig von weiteren Faktoren unterschiedliche Silikone im Sinne dieser Anmeldung. Unterschiedliche Silikone sind daher beispielsweise Silikone, die aus unterschiedlichen chemischen Grundstrukturen aufgebaut sind, aber auch Silikone, die zwar keine Variation in Bezug auf ihre chemischen Grundstrukturen aufweisen, jedoch aufgrund des unterschiedlichen strukturellen Aufbaus dieser Grundstrukturen einen voneinander abweichenden Brechungsindex aufweisen.
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Bevorzugt können Silikone eingesetzt werden, mit denen Lichtleiter ausbildbar sind, die Licht im Wellenlängenbereich von 200 - 2000 nm bzw. im sichtbaren Bereich, d.h. von 380 - 780 nm, leiten. Der Fachmann kann außerdem über den Elastizitätsgrad der Silikone die jeweils erforderliche Sensitivität der Sensoren bestimmen. Die Silikone von Sensorkopfkern und Sensorkopfmantel unterscheiden sich dabei wenigstens in Bezug auf Ihren jeweiligen Brechungsindex, damit der Sensorkopf als Lichtleiter fungieren kann. Auch wenigstens ein Silikon des Interferenzgitters muss sich wenigstens in Bezug auf den Brechungsindex vom Silikon des Sensorkopfkerns unterscheiden, damit das Interferenzgitter einen Teil des im Sensorkopfkern transportierten Lichts reflektieren kann.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Sensorkopfkern aus einem Silikon aufgebaut ist, das mittels Laserbestrahlung aus dem Silikon des Sensorkopfmantels generierbar ist. Dies ist insbesondere bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Sensors vorteilhaft. Der Sensorkopf kann dann beispielsweise mittels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens einfach durch Lasereinschreibung des Sensorkopfkerns in einen Sensorkopfvorläufer, der aus dem Silikon des Sensorkopfmantels besteht, hergestellt werden. Durch die Laserbestrahlung wird dabei das Silikon des Sensorkopfvorläufers gezielt in das Silikon des Sensorkopfkerns umgewandelt. Beispielsweise wird bei der Laserbestrahlung von Silikon dieses dem Quarzglas ähnlich, ohne jedoch dessen Struktur zu erreichen.
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Das Einschreiben des Sensorkopfkerns, das beispielsweise mittels des Zwei-Photonen-Absorptionsverfahrens erfolgt, kann prinzipiell auf verschiedene Arten und Weisen realisiert werden. Beispielsweise kann direkt der gesamte Bereich des Sensorkopfvorläufers, der nach dem Einschreiben den Sensorkopfkern bildet, zeitgleich mittels des Lasers bestrahlt werden. Alternativ ist es auch möglich, die Bestrahlung zunächst an einem Ende dieses Bereichs zu beginnen und dann durch Änderung der Relativlage von Sensorkopfvorläufer und Laserstrahl zum anderen Ende dieses Bereichs zu fahren. Das Einschreiben erfolgt in diesem Fall also zeitlich versetzt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Interferenzgitter aus Silikonen, die mittels Laserbestrahlung aus dem Silikon des Sensorkopfmantels generierbar oder das Silikon des Sensorkopfmantels selbst sind, aufgebaut ist.
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Hierdurch können Interferenzgitter und Sensorkopfkern im selben Arbeitsgang mittels Laserbestrahlung aus einem Sensorkopfvorläufer, der aus dem Silikon des Sensorkopfmantels besteht, generiert werden. Erfolgt keine zeitlich versetzte Einschreibung des Sensorkopfkerns kann hierbei beispielsweise eine Lochmaske eingesetzt werden. Die Lochmaske verhindert dabei in periodischen Abständen eine Umwandlung des Silikons des Sensorkopfvorläufers in das Silikon des Sensorkopfkerns. Im Ergebnis bildet sich damit ein aus einer Abfolge von Silikonen aufgebautes Interferenzgitter im Sensorkopfkern aus.
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Dies kann auch im Fall, dass das Einschreiben des Sensorkopfkerns zeitlich versetzt erfolgt, erreicht werden. Hierfür kann der Laser beispielsweise während des Verfahrvorgangs in periodischen Abständen abgeschaltet werden.
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Alternativ ist es auch möglich, auf die Abschaltung des Lasers zu verzichten und ihn stattdessen während des Verfahrvorgangs beim Einschreiben des Sensorkopfkerns in periodischen Abständen lediglich so zu modulieren, dass sich in periodischen Abständen ein anderes Silikon, d.h. ein Silikon mit einem anderen Brechungsindex, ausbildet.
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Das Einschreiben von Sensorkopfkern und Interferenzgitter kann, wie erläutert, mittels des gleichen Lasers erfolgen. Alternativ ist es jedoch auch möglich mehrere Laser einzusetzen. Hierfür kann beispielsweise zunächst der Sensorkopfkern mit einem ersten und dann das Interferenzgitter mittels eines zweiten Lasers eingeschrieben werden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Einschreiben mittels des Zwei-Photonen-Absorptions-Verfahrens erfolgt, bei dem eine gezielte Umwandlung innerhalb der aus den Silikonen aufgebauten Komponenten erzielt werden kann. Das Einschreiben von Sensorkopfkern und Interferenzgitter kann dabei beispielsweise parallel, senkrecht oder auch schräg zum Verlauf der optischen Faser erfolgen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensorkopf wenigstens zwei Interferenzgitter unterschiedlicher Periodenlänge aufweist. Dies ist äußerst vorteilhaft, da damit zwei voneinander in Bezug auf ihre charakteristische Resonanzwellenlänge unterscheidbare Arten von reflektiertem Licht aus dem Sensor ausgekoppelt und detektiert werden können. Befinden sich die Interferenzgitter beispielsweise an unterschiedlichen Positionen innerhalb des Sensorkopfs, ermöglicht dies eine räumliche Auflösung der Druckerfassung, da die erfassten Resonanzwellenlängen bestimmten Positionsbereichen innerhalb des Sensorkopfs zugeordnet werden können. Alternativ können die Interferenzgitter auch mit äußerst geringem Abstand zueinander angeordnet werden. Dies ermöglicht es, einen durch Mittelung fehlerkorrigierten Messwert für einen bestimmten Positionsbereich des Sensors anzugeben. Die Interferenzgitter können an unterschiedlichen Positionen innerhalb eines einzelnen Sensorkopfkerns ausgebildet sein oder über mehrere Sensorkopfkerne verteilt vorliegen. Die Sensorkopfkerne müssen dabei keineswegs zwingend direkt mit dem Faserkern der optischen Faser verbunden sein. Vielmehr ist auch eine kontaktlose Kopplungsverbindung, wie sie beispielsweise aus dem Stand der Technik bekannt ist, möglich. Entscheidend für die Verbindung eines Sensorkopfkerns mit dem Faserkern ist lediglich, dass Licht aus dem Faserkern in den Sensorkopfkern einkoppelbar ist.
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Bei der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensorkopf mit der optischen Faser stoffschlüssig verbunden ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass im Rahmen der Herstellung der aus einem Silikon bestehende Sensorkopfvorläufer mit der optischen Faser verklebt wird. Anstelle der Verklebung ist es alternativ auch möglich, den Sensorkopfvorläufer direkt an der optischen Faser auszuhärten. Im Fall eines thermoplastischen Silikons, aus dem der Sensorkopfvorläufer besteht, kann dieses hierzu beispielsweise an die optische Faser angegossen werden, wo es, beispielsweise unter Verwendung einer geeigneten Form, aushärten kann. Bei Nicht-Thermoplasten kann mittels einer nicht thermisch induzierten Polymerisierungsreaktion das Silikon des Sensorkopfvorläufers an der optischen Faser ausgehärtet werden. Dem Fachmann sind hierfür eine Reihe von geeigneten Polymerisierungsreaktionen bekannt. Die Polymerisierungsreaktion wird dabei bevorzugt durch einen geeigneten chemischen Initiator wie z.B. einen Radikalbildner, oder durch geeignete Bestrahlung, wie z.B. UV-Bestrahlung, gestartet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensorkopfmantel wenigstens einen Hohlraum aufweist. Diese Ausführungsform ist insbesondere in Bezug auf die durch die Hohlräume hervorgerufene, erhöhte Sensitivität des Sensors äußerst vorteilhaft. Die Hohlräume vereinfachen die elastische Verformung des Sensorkopfes und ermöglichen es auf diese Weise auch kleine Druckveränderungen zu detektieren. Die Hohlräume werden beispielsweise mittels Laserbestrahlung in den Sensorkopfmantel eingebracht, indem das elastische Sensorkopfmantel-Silikon im Bereich der Hohlräume abgetragen wird. Alternativ ist es jedoch z.B. auch möglich entsprechende Hohlräume bereits beim Aushärten des Sensorkopfvorläufers auszubilden. Hierzu kann beispielsweise die beim Aushärten eingesetzte Form entsprechend ausgestaltet sein oder die Polymerisationreaktion des Sensorkopfvorläufer-Silikons kann so gewählt werden, dass die Hohlräume direkt während des Aushärtevorgangs ausgebildet werden. Dem Fachmann sind hierfür eine Reihe von geeigneten Reaktionen bekannt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1: Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sensors,
- 2: Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines weiteren erfindungsgemäßen Sensors mit zwei Interferenzgittern,
- 3: Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines weiteren erfindungsgemäßen Sensors mit einem kontaktlos mit dem Faserkern verbundenen Sensorkopfkern;
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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In 1 ist ein Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors 1 dargestellt. Es ist zu sehen, wie Laserlicht 22 am Eingang 1062 einer optischen Faser 10 in deren Faserkern 100 eingekoppelt wird. Aus Gründen der Darstellbarkeit sind lediglich der Eingangsbereich 106 und der Ausgangsbereich 108 der optischen Faser 10 in 1 gezeigt. Der Faserkern 100 der optischen Faser 10 ist von einem Fasermantel 102 umgeben, der wiederum von einer Umhüllung 104 geschützt wird. Am Ausgang 1082 der optischen Faser 10 ist diese mit einem als Lichtleiter ausgebildeten Sensorkopf 12 verbunden. Der Sensorkopfkern 120 des Sensorkopfes 12 ist dabei mit dem Faserkern 100 verbunden, sodass das Laserlicht 22 nach Erreichen des Ausgangs 1082 der optischen Faser 10 im Sensorkopfkern 120 weiter transportiert werden kann. Hierzu ist der Brechungsindex des elastischen Lichtleiterpolymers des Sensorkopfkerns 120 entsprechend auf den Brechungsindex des elastischen Lichtleiterpolymers des Sensorkopfmantels 122 abgestimmt. 1 zeigt außerdem, dass im Sensorkopfkern 120 ein Interferenzgitter 1200 ausgebildet ist, an dem ein Teil des Laserlichts 22, nämlich das reflektierte Licht einer ersten charakteristischen Resonanzwellenlänge 24 reflektiert wird. Das reflektierte Licht 24 tritt nach der Reflexion am Ausgang 1082 der optischen Faser 10 in deren Faserkern 100 ein und wird am Eingang 1062 der optischen Faser 10 aus dem Sensor 1 ausgekoppelt. Das reflektierte Licht wird dann an einem nicht dargestellten optischen Umlenkungselement abgelenkt und mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Detektors detektiert. Als Detektor wird in diesem Fall ein Spektralanalysator verwendet. Wird ein Druck D auf den Sensor 1 ausgeübt, führt dieser axiale Druck, da der Sensorkopfkern 120, der Sensorkopfmantel 122 und das Interferenzgitter 1200 aus elastischen Lichtleiterpolymeren aufgebaut sind, zu einer Verringerung der Periodenlänge des Interferenzgitters 1200. Folglich weist das am Interferenzgitter 1200 reflektierte Licht 24 eine sich von der ersten charakteristische Resonanzwellenlänge unterscheidende, zweite charakteristische Resonanzwellenlänge auf. Der vom Detektor detektierte Wellenlängenunterschied ist somit ein Maß für den auf den Sensorkopf 12 wirkenden Druck. Der in 1 dargestellte Sensor 1 weist zudem Hohlräume 1222 im Sensorkopfmantel 122 des Sensorkopfs 12 auf. Dies führt bei gleichen Druckveränderungen aufgrund der vereinfachten elastischen Verformung des Sensorkopfs 12 zu einer stärkeren Verringerung der Periodenlänge des Interferenzgitters 1200 im Vergleich zu einem Sensorkopf ohne Hohlräume und damit zu einer höheren Sensitivität. Dies ermöglicht es auch geringe Druckveränderungen zu erfassen.
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2 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors 1. Der Sensorkopfkern 120 weist dabei zwei Interferenzgitter 1200 und 1200a auf. Das aus dem Faserkern 100 in den Sensorkopfkern 120 eingekoppelte Laserlicht 22 wird teilweise am Interferenzgitter 1200 reflektiert. Das reflektierte Licht einer ersten charakteristischen Resonanzwellenlänge 24 tritt nach der Reflexion am Ausgang 1082 der optischen Faser 10 in deren Faserkern 100 ein und wird am Eingang 1062 der optischen Faser 10 aus dem Sensor 1 ausgekoppelt. Der am Interferenzgitter 1200 nicht-reflektierte Anteil des Laserlichts 22a wird teilweise am Interferenzgitter 1200a reflektiert. Aufgrund der unterschiedlichen Periodenlängen der Interferenzgitter 1200 und 1200a wird am Interferenzgitter 1200a Licht einer zweiten charakteristischen Resonanzwellenlänge, reflektiert. Dieses reflektierte Licht 24a kann, wie in 2 dargestellt, das Interferenzgitter 1200 passieren, da dieses nur Licht der ersten charakteristischen Resonanzwellenlänge reflektieren kann. Im Anschluss wird das reflektierte Licht 24a ebenfalls aus dem Sensor 1 ausgekoppelt. Das reflektierte Licht beider charakteristischer Resonanzwellenlängen 24, 24a wird dann an einem nicht dargestellten optischen Umlenkungselement abgelenkt und mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Detektors detektiert. Der in 2 dargestellte Sensor ermöglicht es somit die Auswirkungen einer auf den Sensorkopf wirkenden Druckveränderung für unterschiedliche Positionsbereiche, nämlich der Positionen der Interferenzgitter 1200 bzw. 1200a, zu erfassen.
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3 zeigt einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sensors 1. Der Sensorkopf 12 des in 3 dargestellten Sensors 1 weist zwei Sensorkopfkerne 120, 120a auf. Der Sensorkopfkern 120a ist dabei über einen Kopplungsbereich 1202a kontaktlos mit dem Faserkern 100 verbunden, da Licht aus dem Faserkern 100 neben dem Sensorkopfkern 120 auch in den Sensorkopfkern 120a eingekoppelt werden kann. Das Verbinden mehrerer Sensorkopfkerne mit dem Faserkern stellt sicher, dass der Sensor auch bei Beschädigung eines Sensorkopfkerns wenigstens eingeschränkt funktionsfähig bleibt. Außerdem kann durch Erhöhung der Anzahl der mit dem Faserkern verbundenen Sensorkopfkerne auch die Anzahl an Interferenzgittern im gesamten Sensorkopf gesteigert werden.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensor
- 10
- optische Faser
- 12
- Sensorkopf
- 22, 22a
- Laserlicht
- 24, 24a
- reflektiertes Licht
- 100
- Faserkern
- 102
- Fasermantel
- 104
- Umhüllung
- 106
- Eingangsbereich der optischen Faser
- 108
- Ausgangsbereich der optischen Faser
- 1062
- Eingang der optischen Faser
- 1082
- Ausgang der optischen Faser
- 120, 120a
- Sensorkopfkern
- 122
- Sensorkopfmantel
- 1200, 1200a
- Interferenzgitter
- 1202a
- Kopplungsbereich
- 1222
- Hohlraum
