Vereinfacht ausgedrückt: Warum wird Licht am Glasrand zurückgeworfen, anstatt hindurchzugehen?
Die Totalreflexion (Total Internal Reflection, TIR) ist das physikalische Grundprinzip, das es Licht ermöglicht, sich durch Glasfasern zu bewegen, ohne durch die Seiten auszutreten.
1. Das Prinzip der Totalreflexion
Vereinfacht ausgedrückt, „prallt“ Licht aufgrund des Unterschieds im Brechungsindex zwischen zwei Materialien ab. Eine Glasfaser besteht aus einem Kern (wo das Licht sich ausbreitet) und einer Ummantelung (die äußere Schicht).
Damit TIR auftreten kann, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein:
- Dichtungsunterschied: Das Licht muss von einem Medium mit einem höheren Brechungsindex (dem Glaskern) zu einem Medium mit einem niedrigeren Brechungsindex (der Ummantelung) wandern.
- Grenz- oder kritischer Winkel: Das Licht muss auf die Grenzfläche in einem flachen Winkel (dem „Einfallswinkel“) treffen. Wenn dieser Winkel größer als ein bestimmter „kritischer Winkel“ ist, kann das Licht die Grenzfläche nicht durchdringen und wird zu 100 % in den Kern zurückreflektiert.
2. Anwendung in der OFSCN®-Technologie
Bei Beijing Dacheng Yongheng Technology Co., Ltd. (OFSCN) nutzen wir dieses Prinzip zur Herstellung von Hochleistungs-Sensorfasern. Durch präzise Kontrolle des Brechungsindex von Kern und Ummantelung stellen wir sicher, dass der Signalverlust über lange Strecken minimal ist.
Dieses Prinzip ist auch dafür verantwortlich, dass ein Fiber Bragg Grating (FBG) funktioniert. Während TIR das Licht in der Faser hält, erzeugt die FBG-Struktur eine periodische Variation des Brechungsindex innerhalb des Kerns, wodurch spezifische Wellenlängen zur Erfassung von Temperatur oder Dehnung zurückreflektiert werden können.
Beispielsweise nutzen unsere Hochtemperaturfasern spezielle Beschichtungen, während sie die TIR-Eigenschaften des Siliziumkerns beibehalten:
Illustration des Standardprodukts:
Wenn Sie weitere Fragen dazu haben, wie dieses Prinzip bei der Glasfaser-Sensorik angewendet wird, können Sie diese gerne stellen.