Kunststoff- oder Glasfaseroptik? Anleitung für die Auswahl

November 8, 2017

Glasfasern werden verwendet, um Lichtenergie über große Entfernungen zu übertragen. Optische Fasern sind dünne, transparente Stränge aus Glas oder Kunststoff von optischer Qualität, die so dünn wie eine Haarsträhne sein können.  Dieser Artikel erklärt die Unterschiede zwischen Glas- und Kunststofffasern und wie Sie die richtige Glasfasertechnologie für Ihre Anwendung auswählen.   

Kunststoff-Lichtwellenleiter sind in der Regel einzelne Stränge aus Glasfasermaterial (typischerweise 0,01 bis 0,06 Zoll oder 0,25 mm bis 1,5 mm Durchmesser). Die meisten Kunststoff-Lichtwellenleiter sind am Sensorende mit einer Sonde und/oder einer Gewindespitze ausgestattet. Das Steuerende (Sensor) der meisten Kunststoff-Lichtwellenleiter ist nicht abgeschlossen, so dass es vom Benutzer leicht auf die richtige Länge zugeschnitten werden kann.

Kunststofffasern haben gegenüber Glasfasern einige Vorteile:

• Kunststofffasern sind preiswerter als Glasfasern, egal ob es sich um Standardversionen, Spezialversionen und insbesondere um die Vantage Line hochwertiger, preiswerter Glasfasern handelt, die für OEM-Anwendungen verpackt sind.
• Kunststofffasern haben eine geringere Signaldämpfung als Glasfasern. Die Dämpfung wird durch inhärente Materialeigenschaften der Faseroptik verursacht, wie Absorption, Streuung und Verunreinigungen.
• Kunststofffasern sind flexibler und überstehen auch wiederholte Biegungen gut. Vorgespulte Kunststoff-Lichtwellenleiter sind für Sensoranwendungen an sich hin- und herbewegenden Mechanismen erhältlich. Aufgrund ihrer Größe können Kunststofffasern in extrem enge Bereiche verlegt werden.
• Im Gegensatz zu Glasfasern können Kunststofffasern vor Ort auf Länge geschnitten werden.

Sowohl für Kunststoff- als auch für Glasfasern ist es relativ einfach, schnell und kostengünstig, eine faseroptische Baugruppe zu erstellen, die in einen bestimmten Raum oder eine bestimmte Messumgebung passt.  Diese werden als spezielle faseroptische Baugruppen bezeichnet. 

Kunststoff absorbiert bestimmte Wellenlängenbereiche des Lichts, darunter auch das Licht der meisten Infrarot-LEDs. Daher benötigen Kunststoff-Faseroptiken eine sichtbare Lichtquelle, um effektiv zu messen. Kunststofffasern sind weniger tolerant gegenüber extremen Temperaturen und reagieren empfindlich auf viele Chemikalien und Lösungsmittel. Ummantelungsmaterialien werden zur Abschirmung von Kunststoff-Faseroptikbaugruppen in rauen Umgebungen verwendet.  Bei vielen Kunststofffasern wirkt sich der Biegeradius des Kabels auf die Lichtübertragung aus.

Glasfaseroptik besteht aus einem Bündel sehr kleiner Glasfaserstränge (in der Regel etwa 0,002 Zoll oder 50 Mikrometer Durchmesser). Ein typisches Glasfaserkabel besteht aus einem Bündel von mehreren hundert Glasfasern, die durch ein Mantelmaterial geschützt sind, in der Regel ein flexibles armiertes Kabel. Das Kabel endet in einem Endstück, das teilweise mit hartem, klarem Epoxidharz gefüllt ist. Die Sensorfläche ist optisch poliert, so dass das Ende jeder Faser perfekt flach ist. 

Die äußere Ummantelung einer Glasfaseranordnung besteht in der Regel aus rostfreiem Stahl, manchmal auch aus flexiblem Vierkantrohr, kann aber auch aus PVC oder einer anderen Art von flexiblem Kunststoffrohr bestehen. Selbst wenn eine ungepanzerte äußere Umhüllung verwendet wird, befindet sich in der Regel eine Stahlspirale unter dem Mantel, um das Faserbündel zu schützen. 

• Es ist relativ einfach, schnell und kostengünstig, eine Glasfaserbaugruppe zu erstellen, die in einen bestimmten Raum oder eine bestimmte Messumgebung passt. Diese werden als spezielle faseroptische Baugruppen bezeichnet.
• Die meisten Glasfaserbauteile sind sehr robust und funktionieren auch bei extremen Temperaturen zuverlässig.
• Glasfaser-Lichtleiterkomponenten können sowohl sichtbares Licht als auch Infrarotlicht übertragen. Kunststoff-Lichtleiter können hingegen nur sichtbares Licht übertragen. Verwenden Sie eine Glasfaser-Baugruppe mit einem 2,2-mm-"T5"-Abschluss mit den Infrarot-Versionen der DF-G-Lichtwellenleiter-Verstärker.
• Glasfasern können häufig in korrosiven und feuchten Umgebungen eingesetzt werden.
• Einige Versionen von Glasfasern sind für den Einsatz in Vakuumumgebungen konzipiert.

Das häufigste Problem, das bei Glasfasern auftritt, ist der Bruch der einzelnen Stränge, der durch starkes Biegen oder fortgesetzte Biegung entsteht, wie es bei hin- und hergehenden Mechanismen der Fall ist.