DE3603934A1 - Faseroptischer drucksensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor, der als Meßorgan eine optische Faser bzw. Lichtleitfaser hat und gegen seitlich ausgeübte Drücke hochempfindlich ist, und eine Drucksensoreinrichtung.

Es ist bekannt, daß sich ein Drucksensor unter Verwendung einer Lichtleitfaser, die gegen allgemein als Mikrobiegungen bezeichnete sehr kleine Biegungen, die auf sie ausgeübt werden, hochempfindlich ist. Diese Mikrobiegungen reagieren auf einen auf die ganze oder einen Teil der Lichtleitfaser seitlich ausgeübten Druck in der Weise, daß sie im wesentlichen alles Licht, das durch die Lichtleitfaser weitergeleitet wird, aus einem bestimmten Fortpflanzungsmode (Kernmode) aus- und in einen nichtfortleitenden Mode (Mantelmode) einkoppeln. Ein auf diesem Konzept beruhender opto-akustischer Sensor ist beispielsweise bei N. Lagakos et al., "Multimode Optical Fiber Displacement Sensor" (Faseroptischer Multimode- Bewegungssensor), Applied Optics, Bd. 20, Nr. 2, 15. Januar 1981, S. 167-168, insbesondere S. 167, und Hecht et al., "Fiber Optics Turns to Sensing" (Faseroptik jetzt auch in Sensoren), High Technology, Juli-August 1982, S. 49-56, insbesondere S. 51 und 53 beschrieben.

Eine solche Lichtleitfaser setzt sich üblicherweise aus einem optisch durchlässigen zentralen Kern, einer diesen konzentrisch umhüllenden optischen Mantelschicht von kleinerer Brechzahl als die Fasereinalage und möglicherweise einer optisch undurchlässigen Auftragsschicht zusammen, welche die Mantelschicht konzentrisch umschließt und von höherer Brechzahl ist als die Mantelschicht. Wenn die Faser einer Mikrobiegung unterworfen wird, wird in der Nachbarschaft jeder Mikrobiegung ein Teil des durch die zentrale Fasereinlage weitergeleiteten Lichtes in die Mantelschicht gelenkt. Weil die Auftragsschicht eine höhere Brechzahl hat als der Mantel, wird das gekoppelte Licht aus der Mantelschicht herausgeleitet und schließlich von der undurchlässigen Auftragsschicht absorbiert. Dadurch wird die Intensität des sich über die gesamte Länge der Lichtleitfaser fortpflanzenden Lichtes herabgesetzt. Folglich kann die Größe eines seitlich ausgeübten Druckes durch einfaches Überwachen der Amplitude (oder Intensität) des aus der Einlage der Lichtleitfaser austretenden Lichts bequem festgestellt werden.

Derzeit existierende faseroptische Drucksensoren haben jedoch eine enttäuschend niedrige Empfindlichkeit gegen einen seitlich ausgeübten Druck. Dies liegt daran, daß nahezu alle Lichtleitfasern für Kommunikationszwecke - dem überwiegenden Anwendungsgebiet für Lichtleitfasern - ausgelegt sind, und daß die Konstruktionsmerkmale einer Lichtleitfaser, die für verlustarme optische Signalübermittlung (Kommunikation) geeignet ist, im allgemeinen den für einen Drucksensor geeigneten entgegengesetzt sind. Die letztgenannten Merkmale - die bei einer Kommunikationsfaser durch konstruktive Maßnahmen alle absichtlich vermieden, minimiert oder begrenzt werden - umfassen: hohe Verluste durch Mikrobiegungen, einen im Vergleich zur Dicke der Mantelschicht großen Einlagendurchmesser, eine niedrige numerische Apertur der Faser, also eine verhältnismäßig kleine Differenz zwischen den Brechzahlen der Einlages und der Mantelschicht, und eine harte undurchsichtige (verformungsfreie) Beschichtung.

Insoweit als, wenn überhaupt, nur wenige für andere als Kommunikationszwecke ausgelegte Lichtleitfasern im Handel erhältlich sind, wandte sich die Fachwelt Lösungen zu, die auf eine Erhöhung der ziemlich geringen Empfindlichkeit vom Kommunikationsfasern gegen seitlich ausgeübten Druck gerichtet waren. Diese Lösungen bestehen im großen und ganzen in der Eingliederung der Faser in ein externes Gerät, das die Faser in Abhängigkeit von einem seitlich ausgeübten Druck körperlich verformt, um eine beträchtliche Anzahl von Mikrobiegungen zu induzieren. Als Beispiel sei auf die Vorrichtung verwiesen, die in dem weiter oben zitierten Artikel von Lagakos und in der US-PS 43 42 907 beschrieben ist. Aus der Verwendung dieser externen Geräte ergeben sich bei einem Lichtleitfaser-Drucksensor mehrere zusätzliche Nachteile, insbesondere größere Masse, höhere Kosten und komplexere Mechanik.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lichtleitfaser- Drucksensor zu schaffen, der vorteilhafterweise gegen einen auf ihn seitlich ausgeübten Druck hochempfindlich ist, in Abhängigkeit von Druck, der an beliebiger Stelle seiner Länge auf ihn seitlich ausgeübt wird, sehr hohe Verluste durch Mikrobiegungen erleidet, und zum Erzeugen von Mikrobiegungen kein externes Verformungsgerät benötigt. Ferner soll die Erfindung eine Drucksensoreinrichtung schaffen.

Ein diese Aufgabe lösender Sensor ist mit seinen Ausgestaltungen in den Ansprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß ist ein Sensor mit zwei Auftragsschichten vorgesehen, die eine optisch durchlässige Faser konzentrisch umhüllen und gleichachsig zu ihr ausgerichtet sind, wobei die erste Auftragsschicht ein harter, optisch mit Verlust behafteter Werkstoff ist und die die erste umhüllende zweite Auftragsschicht ein nachgiebiger Werkstoff ist, der eine Dispersion von körnigen Partikeln enthält. Die Lichtleitfaser ist aus einem verlustarmen optisch durchlässigen zentralen Kern und wenigstens einer optischen Mantelschicht zusammengesetzt.

Die Arbeitsweise ist folgende: Dank der in ihr enthaltenen Partikel verteilt die nachgiebige Auftragsschicht einen über einem vorgewählten Längsstück der Lichtleitfaser seitlich auf den Sensor ausgeübten Druck, um in Abhängigkeit von diesem Druck eine beträchliche Anzahl von Mikrobiegungen zu erzeugen. Mit Vorteil wird durch diese Mikrobiegungen eine bedeutende Lichtmenge aus einem Fortleitungsmode (Kernmode) aus- und in einen Nichtfortleitungsmode (Mantelmode) eingekoppelt. Sobald das Licht in die optische Mantelschicht eingekoppelt ist, wird es von ihr in die mit Verlust behaftete Auftragsschicht geleitet und von dieser absorbiert. Folglich nimmt die Intensität (Amplitude) des aus dem Sensor austretenden Lichtes deutlich ab. Weil aufgrund von seitlich ausgeübtem Druck eine beträchliche Anzahl von Mikrobiegungen erzeugt werden, ist der erfindungsgemäße Lichtleitfaser- Drucksensor hochempfindlich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch einen Abschnitt eines faseroptischen Drucksensors gemäß der Erfindung,

Fig. 2 den vergrößerten Querschnitt 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen beträchtlich vergrößerten Längsschnitt durch den in der Nähe einer Mikrobiegung gelegenen Abschnitt des Drucksensors gemäß Fig. 1, und

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Einbruchsmelders, bei dem der Drucksensor gemäß Fig. 1 bis 3 verwendet ist.

Gemäß Fig. 1 und 2 hat ein Lichtleitfaser-Drucksensor 10 in einer bevorzugten Ausführungsform eine Lichtleitfaser mit einem optisch durchlässigen zentralen Kern 11 und eine optische Mantelschicht 13, die in bezug auf den Kern 11 gleichachsig und konzentrisch angeordnet ist. Der Kern 11 und die Mantelschicht 13 sind vorzugsweise aus Glas. Die Brechzahlen von Kern 11 und Mantelschicht 13 sind ungefähr so gewählt, daß Licht, welches in Abwesenheit von Mikrobiegungen durch den Kern 11 weitergeleitet wird und auf eine Grenzfläche 12 zwischen dem Kern 11 und der Mantelschicht 13 auftrifft, im Innern in den Kern 11 zurückreflektiert wird. Ist der Kern 11 somit keiner Mikrobiegung unterworfen, pflanzt sich im wesentlichen alles Licht, das in den Kern 11 eintritt, durch die gesamte Länge der Lichtleitfaser fort und tritt danach aus dem Kern 11 aus, wobei normale Kabeldämpfungsverluste unberücksichtigt bleiben sollen.

Es ist bekannt, daß durch Mikrobiegung verursachter Verlust zunimmt, wenn die Lichtleitfaser gezwungen wird, sich an größer werdende körperliche Unregelmäßigkeit (Oberflächenrauheit) anzupassen, die ihrer Außenfläche aufgedrängt wird. Außerdem ist dieser Verlust sowohl dem Radius als auch der Biegefestigkeit der Faser direkt und der Differenz der Werte der Brechzahlen von Kern 11 und Mantelschicht 13, welche die Lichtleitfaser bilden, umgekehrt proportional. Als Beispiel sei auf die verallgemeinerten Gleichungen 28 und 29 auf S. 252 bei D. Gloge, "Optical-Fiber Packaging and Its Influence on Fiber Straightness and Loss" (Unterbringung von Lichtleitfasern auf engem Raum und ihr Einfluß auf Fasergeradheit und -verlust), The Bell System Technical Journal, Bd. 54, Nr. 2, Februar 1975, S. 245-262. Die Gültigkeit dieser Gleichungen wurde von W. B. Gardner experimentell bestätigt und in "Microbending Loss in Optical Fibers" (Verlust durch Mikrobiegungen in Lichtleitfasern), The Bell System Technical Journal, Bd. 54, Nr. 2, Februar 1975, S. 457-465 beschrieben.

Die Anmelderin hat erkannt, daß sich ein wirkungsvoller und sehr empfindlicher Lichtleitfaser-Drucksensor bei Verwendung einer Faser herstellen läßt, die auf Akzentuierung statt Minimierung von durch Mikrobiegungen verursachten Verlusten ausgelegt ist, wobei Oberflächenunregelmäßigkeiten nicht über ein externes Verformungsgerät, sondern über eine getrennte Auftragsschicht aufgedrängt werden, die eine Dispersion von Partikelstoff enthält und die Lichtleitfaser konzentrisch umhüllt und gleichachsig zu ihr ausgerichtet ist.

Zum Herstellen eines solchen Sensors wird gemäß Fig. 1 und 2 die Lichtleitfaser mit zwei zusätzlichen Auftragsschichten 15 und 17 konzentrisch und gleichachsig zu ihr umhüllt. Die erste Auftragsschicht 15 ist aus einem harten, optisch mit Verlust behafteten Werkstoff aufgebaut, der vorzugsweise eine größere Brechzahl hat als die optische Mantelschicht 13, und ist auf letztere nach herkömmlichen bekannten Techniken aufgebracht. Die zweite Auftragsschicht 17 ist nach herkömmlichen bekannten Techniken auf die Auftragsschicht 15 konzentrisch aufgebracht. Bei seitlichem Ausüben eines Druckes drängt die Auftragsschicht 17 bedeutende Oberflächenunregelmäßigkeiten auf die Außenfläche der Auftragsschicht 15 auf und verursacht auch eine beträchliche Anzahl von Mikrobiegungen in der Lichtleitfaser. Die Auftragsschicht 17 ist aus einem sehr nachgiebigen Werkstoff, in den eine große Anzahl von feinen, harten körnigen Partikeln gleichmäßig verteilt worden sind. Diese Partikel können z. B. feiner Sand, Grieß oder ein ähnlicher harter Partikelstoff sein.

Bei diesem Aufbau ist klar, daß durch Mikrobiegungen verursachte Verluste akzentuiert werden, wenn eine Lichtleitfaser von verhältnismäßig kleinem Außendurchmesser gewählt wird, bei der aber der zentrale Kern 11 sehr viel dicker als die Mantelschicht 13 ist, für die Auftragsschicht 15 ein optisch mit Verlust behafteter Werkstoff verwendet wird, der eine große Biegefestigkeit (einen hohen Wert des Elastizitätsmoduls) besitzt, für den Kern 11 und die Mantelschicht 13 optische Werkstoffe verwendet werden, bei denen die Differenz zwischen den Werten ihrer Brechzahlen recht klein ist (woraus sich eine niedrige numerische Apertur für die Faser ergibt), und für die Auftragsschicht 17 ein in hohem Maße nachgiebiger Werkstoff gewählt wird. Vorzugsweise ist die Auftragsschicht 15 aus einem Polyacrylat oder Polyimid mit einem hohen Elastizitätsmodul oder einem ähnlichen Werkstoff, und die Auftragsschicht 17 wird z. B. aus Kautschuk (z. B. RTV-Silikonkautschuk, Hersteller: General Electric) oder einem Polyacrylat mit kleinem Elastizitätsmodul oder einem ähnlichen Werkstoff hergestellt. Die Arbeitsweise des faseroptischen Drucksensors 10 wird anhand von zwei in Fig. 3 dargestellten Beispielen erläutert, die sich auf einen Zustand ohne und mit von einer Kraft F seitlich auf den Sensor 10 ausgeübtem Druck beziehen.

Wird auf den Sensor 10, z. B. auf seinen Abschnitt 21, kein Druck seitlich ausgeübt, dann bleibt der Partikelstoff, mit u. a. in diesem Abschnitt der nachgiebigen Auftragsschicht 17 dispergierten Partikeln 31, 32, 33 und 34 gleichmäßig verteilt, und seine Partikel werden im wesentlichen nicht gegeneinandergepreßt. Folglich wird von keiner der in diesem Abschnitt angeordneten Partikeln eine Kraft gegen andere Partikel ausgeübt, und auch keine in diesem Abschnitt angeordnete Partikel, z. B. die Partikel 35, übt eine Kraft gegen die Außenfläche der Auftragsschicht 15 aus. Im Abschnitt 21 der Lichtleitfaser werden folglich keine Oberflächenunregelmäßigkeiten aufgedrängt, und daher werden im Abschnitt 21 keine Mikrobiegungen in der Lichtleitfaser erzeugt. Jeder Lichtstrahl, z. B. der Lichtstrahl 2, der im Abschnitt 21 auf die Grenzfläche 12 zwischen dem Kern 11 und der Mantelschicht 13 auftrifft, wird lediglich in den Kern 11 zurückreflektiert und durch diesen Abschnitt der Lichtleitfaser weitergeleitet. Bestehen auch im übrigen Teil der Lichtleitfaser keine Mikrobiegungen, pflanzt sich der Lichtstrahl 2 durch ihn fort und tritt dann am Ende des Drucksensors 10 aus.

Wird dagegen auf die Oberfläche eines Abschnitts 27 der nachgiebigen Auftragsschicht 17 eine örtlich begrenzte Kraft F seitlich ausgeübt, verformt die Kraft F die Auftragsschicht 17 zuerst (durch Kompression) und rückt die im Abschnitt 27 angeordneten Partikel näher aneinander. Das Verhalten der Auftragsschicht 17 bei einer anfänglichen Verformung ist durch die Spannungs-Dehnungs-Beziehung des nachgiebigen Werkstoffs direkt bestimmt. Wenn die Größe der Kraft F weiter zunimmt, bewegen sich die Partikel weiter ausreichend nahe gegeneinander, bis der dazwischenliegende nachgiebige Werkstoff nicht mehr weiter zusammengedrückt werden kann. In diesem Punkt ist die Reaktion des Werkstoffs auf eine zunehmende Verformung hauptsächlich durch die Spannungs- Dehnungs-Beziehung des Partikelstoffs selbst bestimmt. Mit zunehmender Kraft und größer werdender Verformung werden verschiedene Partikel, z. B. die Partikel 41, 42 und 43, gegen die Außenfläche der harten Auftragsschicht 15 gepreßt und erzeugen über dem Abschnitt 27 in der Lichtleitfaser eine Mikrobiegung. Diese Mikrobiegung führt dazu, daß Lichtstrahlen, wie z. B. die Strahlen 4, 6 und 8, die an dieser Mikrobiegung auf die Grenzfläche 12 zwischen dem Kern 11 und der Mantelschicht 13 auftreffen, gebrochen und in die Mantelschicht 13 gelenkt werden, die sie durchdringen und auf die Auftragsschicht 15 auftreffen, von der sie absorbiert werden. Folglich pflanzen sich die Lichtstrahlen 4, 6 und 8 nicht weiter entlang der Lichtleitfaser fort und verursachen eine Abnahme der Amplitude (und Intensität) des aus der Lichtleitfaser austretenden Lichtes. Wenn der seitlich ausgeübte Druck zunimmt und/oder über einem größeren Abschnitt des Sensors 10 ausgeübt wird, werden an der Lichtleitfaser eine größere Anzahl von Mikrobiegungen erzeugt, wodurch die Amplitude (und Intensität) des aus dem Sensor 10 austretenden Lichtes weiter verringert wird.

Mit Vorteil kann der Mindesbetrag an seitlich ausgeübter Kraft, der erforderlich ist, um eine Mikrobiegung zu erzeugen und eine Abnahme der Amplitude des austretenden Lichtes herbeizuführen, bei der Herstellung des Sensors 10 dadurch eingestellt werden, daß die Zahl und die Größe der in der nachgiebigen Auftragsschicht 17 gleichmäßig zu dispergierenden Partikel zweckgerecht gewählt werden. Es leuchtet ein, daß mit größer werdender Zahl der Partikel dieser Mindestdruck abnimmt.

Gemäß Fig. 4 wird die Amplitude (oder Intensität) des Lichtes, das von einem Lichtsender 20 anfänglich erzeugt und in ein Ende der Lichtleitfaser eingestrahlt wurde und dann aus dem Sensor 10 austritt, am Austrittsende der Lichtleitfaser mit einer nicht dargestellten bekannten Erfassungsschaltung festgestellt, beispielsweise mit Halbleiter-Fotozellen und zugehörigen Verstärkern, die alle in einem Lichtempfänger 30 enthalten sind. Die den Lichtsender 20 enthaltende Schaltung ist in herkömmlicher Weise aufgebaut, und die Wellenlänge g des ausgestrahlten Lichtes wird überwiegend durch die optischen Übertragungseigenschaften der Lichtleitfaser bestimmt. Dieses Licht ist nicht auf den sichtbaren Bereich beschränkt, sondern kann bei Bedarf im nichtsichtbaren (z. B. infraroten) Bereich liegen. Die im Lichtempfänger 30 benutzte Schaltung ist auch von dem für den Drucksensor 10 vorgesehenen Anwendungsfall abhängig. Wenn der Sensor 10 für das Anwendungsbeispiel entsprechend Fig. 4, einen Einbruchsmelder, vorgesehen ist, dann sollte der Detektor auf abrupte Änderungen, z. B. rasche Abnahme der Amplitude (oder Intensität) von erfaßtem Licht ansprechen und abhängig davon ein entsprechendes Signal über eine Leitung 35 zum Auslösen einer Warnvorrichtung 40 abgeben.

Für die Fachwelt ist klar, daß die Empfindlichkeit des faseroptischen Drucksensors 10 auf seitlich ausgeübten Druck durch Ändern der Größe und der Verteilung der Partikel in der nachgiebigen Auftragsschicht 17 beeinflußt werden kann. Wenn in der Auftragsschicht 17 die gleiche Anzahl Partikel je Volumeneinheit gleichmäßig dispergiert ist, kann die Empfindlichkeit durch Verwendung größerer Partikel erhöht werden. Entsprechend kann die Empfindlichkeit durch Verwendung kleinerer Partikel verringert werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, bei einer gegebenen Partikelgröße die Empfindlichkeit durch Vergrößern oder Verkleinern der Dichte der dispergierten Partikel zu erhöhen bzw. zu erniedrigen. Selbstverständlich kann jede Kombination dieser Wirkungen benutzt werden, um die Empfindlichkeit auf einen gewünschten Wert einzustellen. Ferner lassen sich örtlich begrenzte Bereiche mit hoher oder niedriger Empfindlichkeit erzielen, wenn die Partikelgröße und/oder die Dichte der dispergierten Partikel in jedem dieser Bereiche vergrößert bzw. verkleinert wird.

Claims (12)

1. Lichtleitfaser-Drucksensor mit einer optisch durchlässigen Faser, gekennzeichnet durch

• - eine Schicht (15) aus hartem, optisch mit Verlust behafteten Werkstoff, welche die optische Faser (Lichtleitfaser) konzentrisch umhüllt und gleichachsig zu ihr ausgerichtet ist, und
• - eine nachgiebige Schicht (17), in der körnige Partikel (z. B. 31, 32, 33, 34, 35, 41, 42, 43) dispergiert sind und die die harte Schicht (15) konzentrisch umhüllt und gleichachsig zur Lichtleitfaser ausgerichtet ist.

2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch mit Verlust behaftete Schicht (15) aus einem Werkstoff ist, der beträchtlich härter ist als der Werkstoff der nachgiebigen Schicht (17).

3. Drucksensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel (31, 32, 33, 34, 35, 41, 42, 43) im wesentlichen aus relativ feinem harten Partikelstoff sind.

4. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die körnigen Partikel (31, 32, 33, 34, 35, 41, 42, 43) gleichmäßig in der ganzen nachgiebigen Schicht (17) dispergiert sind.

5. Drucksensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelstoff feiner Sand oder Grieß ist.

6. Drucksensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser sich zusammensetzt aus einem optisch durchlässigen Kern (11) und wenigstens einer Mantelschicht (13), welche den Kern (11) konzentrisch umhüllt und gleichachsig zu ihm ausgerichtet ist, wobei die Mantelschicht (13) eine andere Brechzahl hat als der Kern (11).

7. Drucksensor-Einrichtung mit

• - einem Lichtleitfaser-Drucksensor (10), der
  • - eine optisch durchlässige Faser hat,
  • - eine Schicht (15) aus hartem, optisch mit Verlust behafteten Werkstoff, welche die Lichtleitfaser konzentrisch umhüllt und gleichachsig zu ihr ausgerichtet ist, und
  • - eine nachgiebige Schicht (17), in die körnige Partikel (z. B. 31, 32, 33, 34, 35, 41, 42, 43) dispergiert sind und welche die harte Schicht (15) konzentrisch umhüllt und gleichachsig zur Lichtleitfaser ausgerichtet ist,
• - einer Vorrichtung (20) zum Erzeugen von Licht und Einstrahlen des Lichtes in ein Ende der Lichtleitfaser, und
• - einer Vorrichtung (30), die aus dem anderen Ende der Lichtleitfaser austretendes Licht festzustellen und in Abhängigkeit von einer im voraus festgelegten Änderung im austretenden Licht eine Anzeige zu liefern vermag, daß auf den Lichtleitfaser-Drucksensor Druck ausgeübt worden ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die harte mit Verlust behaftete Schicht (15) aus einem Werkstoff ist, der beträchtlich härter ist als der Werkstoff der nachgiebigen Schicht (17).

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel (31, 32, 33, 34, 35, 41, 42, 43) im wesentlichen aus relativ feinem, hartem Partikelstoff sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die körnigen Partikel (31, 32, 33, 34, 35, 41, 42, 43) gleichmäßig in der ganzen nachgiebigen Schicht (17) dispergiert sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelstoff feiner Sand oder Grieß ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser sich zusammensetzt aus einem optisch durchlässigen Kern (11) und wenigstens einer Mantelschicht (13), welche den Kern (11) konzentrisch umhüllt und gleichachsig zu ihm ausgerichtet ist, wobei die Mantelschicht (13) eine andere Brechzahl hat als der Kern (11).