Optische Glasfasern Vortrag von Karin Jeremias & Maria Joss

Präsentation zum Thema: "Optische Glasfasern Vortrag von Karin Jeremias & Maria Joss"—  Präsentation transkript:

1 Optische Glasfasern Vortrag von Karin Jeremias & Maria Joss

2 Inhalt Geschichte, Herstellung und Theorie Berechnung
Einsatzgebiete von optischen Glasfasern Diskussion: Nutzen von Glasfasern im Alltag Demonstration (Endoskop) Fragen

3 Geschichte der Glasfaser
18. Jahrhundert: Glasbläser stellen Engelshaare her 1930 Anmeldung Patent durch Hermann Schuller Quelle:

4 Geschichte der Glasfaser
1934 Patent für ein optisches Telefonsystem (Technische Verwirklichung erst 25 Jahre später) 1966 Kao von der Universität in Hong Kong entdeckt, dass Glasfasern Licht und Daten leiten 1970 Erfindung des CCD-Chips durch Boyle und Smith

5 Herstellung: Preform Quarzglas (SiO2; n=1.44) rotiert auf Glasdrehbank
Gasbrenner erhitzt Glas auf ca °C Gasgemisch wird in Kern geleitet (Chloride) Durch Ablagerung der Chloride entsteht anderer Index in Faser (bis zu 100 mögliche Schichtvariationen) Quelle: Quelle:

6 Herstellung: Ziehen der Glasfasern
Preform hat bereits gewünschtes Brechzahlprofil Ziehen der Faser aus Preform (hohe Geschwindigkeit) Länge Faser: 1km bis 10 km Dicke Faser: 1mm bis 120 Mikrometer Bevor Faser auf Trommel aufgewickelt wird, erhält sie eine schützende Kunststoffschicht (primary coating)

7 Theorie Prinzip, das Licht durch Faser führt: Totalreflexion Akzeptanzwinkel θ: Grenzwinkel α: nM < nK !! Numerische Apertur: Kern (core, nK) Luft (n0) n α =Grenzwinkel θ=Akzeptanzwinkel Beschichtung (primary coating) Glasmantel (cladding, nM) Akzeptanzwinkel: Winkel, der eine Totalreflexion zwischen Kern und Mantel garantiert. Numerisch Apertur (AN): Beschreibt Zusammenhang von Brechzahl des Kerns zu Brechzahl des Glasmantels.

8 Berechnung Lichtleiter: Alle durch die Stirnfläche einer Lichtfaser eintretenden Strahlen sollen im Lichtleiter durch Totalreflexion fortgeleitet werden. Welche Brechzahl n muss die Lichtleiterfaser mindestens haben? Tipp: Brechungsgesetz an Stirnfläche anwenden. Für ε1 90° einsetzen (alle Strahlen sollen erfasst werden)

9 Berechnung: Lösungsweg
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10 Einsatzgebiete optischer Glasfasern
Datenübertragung: FTTH (Fiber To The Home) Quelle: eidgenössische Kommunikationskommission ComCom

11 Einsatzgebiete optischer Glasfasern
Dekoration und Kunst: Beton wird lichtdurchlässig Medizin: Endoskop George Smith und William Boyle mit CCD-Sensor ( ) Quelle: Quelle: LitraCon GmbH, Achen Deutschland Quelle:

12 Einsatzgebiete optischer Glasfasern
Meister des Lichts: Charles Kuen Kao „Wenn Kao nicht entdeckt hätte, dass man Glasfasern zur Übertragung von Licht und damit von Daten nutzen kann, gäbe es die heutige Telekommunikation nicht.“ Godehard Wald, Ingenieur für Nachrichtentechnik Quelle:

13 Diskussion: Glasfasern im Alltag Datenübertragung
Geschwindigkeit abhängig von Anzahl Signal/Faser (in der Schweiz max. 1 GB/Sekunde) • Störungsfreie Übertragung • >140 Glasfasern pro Kabel • keine engen Radien (Lichtverlust) • Polymer-optische Fasern lösen Glasfasern ab

14 Diskussion: Glasfasern im Alltag Medizin
Medizin nutzt hohes Auflösungsvermögen von Glasfasern ( Pixel) Endoskopische Lichtleiter bestehen aus Glasfasern Faserdurchmesser: 7-10 Mikrometer (ca. tausendmal dünner als Haar!)

15 Demonstration Endoskop
Zahlreiche medizinische Einsatzgebiete von Endoskopen (Wirbelsäulenchirurgie, Urologie, Darmspiegelungen etc.) Quelle: Quellen: und

16 Fragen maria.joss@students.fhnw.ch karin.jeremias@students.fhnw.ch
Link zu Glasfaserherstellungsfilm: