Faser-Bragg-Gitter für die Hochtemperaturanwendung

Elsmann, Tino GND

Im Rahmen der Dissertation wurden die Eigenschaften von Faser-Bragg-Gittern (FBG) in zwei speziellen Fasern unter dem Gesichtspunkt der Hochtemperaturstabilität (>800°C) untersucht. Die Gitter wurden dabei unter Verwendung eines frequenzverdoppelten Ti:Sa-basierten Femtosekundenlasers in einem Zweistrahl-Phasenmasken-Interferometer zum einen in einer einkristallinen Saphirfaser und zum anderen in einer Alumosilikatglaskernfaser erzeugt. Für die Gitter in der Saphirfaser, konnte experimental Temperaturstabilität bis ca. 1900°C nachgewiesen werden. Die zweite Faser wurde zunächst erst einmal nach einem neuartigen Ansatz aus einem mit Quarzglas umfangenen Saphirstab verzogen. Die so entstandene Alumosilikat-glaskernfaser (AluSi-Faser mit ca. 50 mol-% Al2O3-Anteil im Faserzentrum) zeigt eine Temperaturstabilität der eingeschrieben FBG von bis zu 900°C. Beide Fasern wurden hinsichtlich ihrer Führungseigenschaften Untersucht und auf diesen Ergebnissen basierend die Reflexionseigenschaften der in ihnen erzeugten Faser-Bragg-Gitter modelliert. Auch wenn beide Fasern extrem mehrmodig sind, führen die verscheiden Brechzahlprofile (Stufenindexprofil der Saphirfaser, parabolisches Gradientenindexprofil der AluSi-Faser) zu grundlegend verschiedenen FBG-Charakteristika. Für beide Fasern wurden entsprechend angepasste Auswertealgorithmen genutzt um die temperaturabhängige Braggwellenlängen-verschiebung der FBG aus dem breitbandigen Reflexionssignal (Saphirfaser) und dem äquidistanten Mehrpeakspektrum (AluSi-Faser) zu erhalten. Derart konnten mit beiden Fasertypen Einzelmess- und Wiederholgenauigkeiten von wenigen Kelvin für die FBG-basierten Temperaturmessungen erreicht werden.

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Elsmann, Tino: Faser-Bragg-Gitter für die Hochtemperaturanwendung. Jena 2017.

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