Untersuchungen zur optischen Kopplung mehrkerniger Wellenleiter für die Krümmungsmessung mittels Faser-Bragg-Gittern

Abstract

Am Institut für Robotik und Mechatronik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen, wird im Bereich der Medizintechnik, besonders auf dem Sektor der minimal invasiven Chirurgie, an neuen Entwicklungen geforscht. Dort wurde ein System basierend auf Roboterarmen, an denen über ein bewegliches Gelenk unterschiedliche Operationsinstrumente befestigt werden, entwickelt. Besonderheit dieses Systems ist die Übermittlung eines haptischen Eindrucks von dem Operationsgebiet durch integrierte faseroptische Sensoren. Um die mechanische Belastung der Faser, die durch starkes Abwinkeln des Gelenkes zustande kommt, reduzieren zu können, kommen zukünftig mehr-gelenkige Module zum Einsatz. Die Krümmung dieser Gesamtanordnung und somit die Position und Orientierung der flexibleren Operationsinstrumente werden mittels optischer Sensoren in mehrkernigen Fasern erfasst. Für die faseroptische Krümmungsmessung mittels Faser-Bragg-Gitter in Mehrkernfasern ist es erforderlich, die einzelnen Kerne mit individuellen Auswertungseinheiten zu verbinden. In der vorliegenden Arbeit wird mittels Spleißtechnik die Herstellung einer zuverlässigen und reproduzierbaren Lösung erarbeitet. Basierend auf Schmelzkopplern soll eine verlustarme Ein- und Auskopplung in die Mehrkernfaser realisiert werden. Dabei wird an eine Mehrkernfaser ein Combiner, aus dem vier einzelne Fasern letztendlich herausragen, gespleißt, um somit mit jeder Faser einen Kern der Mehrkernfaser auslesen zu können. Abschließendes Ziel ist es, diesen hergestellten Combiner auf seine Spleißgüte zu überprüfen und mit der bisherigen Lösung einer 3D-Wellenleiterstruktur zu vergleichen. Hierfür werden anhand einer geeigneten Lichtquelle und eines passenden Detektors Dämpfungswerte dieser Kopplungsmöglichkeiten aufgenommen.