Techniklexikon

Glasfaseroptik

Eine Glasfaseroptik besteht aus tausenden, extrem feinen und optisch einwandfreien Glasfasern (0 ca. 0,001 mm), die in einen Mantel (dünnste Metall- oder Kunststoffschläu-che) eingeschlossen und an ihren geschliffenen Enden gefaßt (miteinander verklebt) sind. Lichtstrahlen, die durch die polierten Eintrittsflächen fallen, werden im Faserinnern durch Totalreflexion weitergeleitet, d. h., sie folgen jeder Krümmung der Faser, bis sie diese am anderen Ende wieder verlassen. Glasfaseroptiken erschließen fotografische Aufnahmebereiche, die mit gewöhnlichen Objektiven nie zugänglich gemacht werden könnten (z. B. Lapro-skopie in der Medizin). Das Auflösungsvermögen derartiger Faseroptiken ist verständlicherweise von der Anzahl der Lichtfasern pro Flächeneinheit abhängig, denn jede Einzelfaser kann nur einen (hellen oder dunklen) Bildpunkt übertragen. Glasfaseroptiken mit dem obengenannten Durchmesser der Einzelfaser lösen bis zu 10 000 Bildpunkte pro mm2 auf. (Dies entspricht in etwa dem Auflösungsvermögen der heutigen Filmmaterialien.) Im Bereich des Foto-Design werden Glasfaseroptiken dazu benützt, geeignete Motive in mosaikartige (pointillistische) Bilder zu verwandeln. Laserphysik und -technik, Teilgebiet der Optik, das sich mit den Eigenschaften von Licht in einer Glasfaser beschäftigt.

Wird Licht in eine Faser eingkoppelt, so werden transversale Moden angeregt, analog den Resonatormoden. Zum effizienten Einkoppeln in eine Faser muss das Licht fokussiert werden; die Grösse des Fokus und des Kerns der Faser sollten ungefähr übereinstimmen. Ein wichtiger Faserparameter ist beim Einkoppeln die numerische Apertur (NA) der Faser, der Sinus des grösstmöglichen Winkels, den ein einfallender Strahl haben darf, damit noch Totalreflexion in der Faser auftritt (Apertur, numerische). Darüber hinaus werden die Eigenschaften der Faser charakterisiert durch ihren normalisierten Frequenzparameter (V-Zahl) V, der sich aus der Fasergeometrie berechnet,

,

wobei a der Kernradius und l die Wellenlänge des eingekoppelten Lichtes ist. Für eine Multimode-Stufenindexfaser ist die Zahl der Moden, die angeregt werden können, gleich V² / 2, sie verhält sich also bei gegebener Wellenlänge wie eine Monomodefaser, wenn V < 2,405 ist.