Überblick über die verschiedenen FBG-Herstellungsverfahren

Am Markt existieren aktuell drei grundlegende Technologien zur Herstellung eines Faser Bragg Gitters. engionic Femto Gratings verwendet die sogenannte femtosekunden-Punkt-zu-Punkt-Schreibtechnologie, welche klare Vorteile gegenüber den anderen FBG-Herstellungsverfahren vorweist. Der Laser wird hierbei in den Kern der Faser fokussiert und induziert lokale Brechungsindex-Veränderungen in einem Punkt-zu-Punkt-Schreibprozess. Der Prozess ist hochgradig nichtlinear und damit grundsätzlich unabhängig vom Fasermaterial, sodass eine Dotierung der Faser nicht erforderlich ist. Diese Technologie ermöglicht es, Faser Bragg Gitter in nahezu jede Art von optisch transparentem Material und durch eine Vielzahl von Faserbeschichtungen wie Acrylat, Polyimid oder Kohlenstoff zu schreiben. Die Gitter sind Typ-II-Gitter, die Temperaturen von bis zu 1.000°C standhalten. Ein "Strip-and-Recoat" der Faser ist nicht notwendig, was zu einer überlegenen Zugfestigkeit führt.

Sogenannte Ziehturmgitter werden mit einem Verfahren hergestellt, das das Ziehen der optischen Faser mit dem Schreiben des Gitters kombiniert. Während des Produktionsprozesses kreuzt die Faser die optische Achse eines Lasers und eines Interferometers oder einer Phasenmaske, die ein periodisches UV-Licht-Interferenzmuster erzeugt, um das Gitter zu schreiben. Unter Verwendung eines Impulsselektors und unter Berücksichtigung der Ziehgeschwindigkeit können Faser Bragg Gitter mit einem bestimmten Mindestabstand in der Faser positioniert werden. Die Beschichtung wird nach der Beschriftung aufgebracht. Eine weitere Methode ist die sogenannte Strip-and-Recoat-Technologie, bei der die Beschichtung zunächst entfernt werden muss, um das Beschreiben des Faser Bragg Gitters mit einem UV-Laser und einer Phasenmaske zu ermöglichen. Die Beschichtung wird nach der Beschriftung wieder aufgebracht.

Die FS-LASER-Schreibtechnologie ist in allen relevanten
Kriterien den anderen Herstellungsverfahren überlegen

KRITERIEN Fs-Laser-geschriebene FBG Ziehturm-/Draw Tower FBG Strip and recoat FBG
FASERN
  • Handelsübliche Standard- und  Spezialfasern (Polyimide, Acrylate)
  • Keine Dotierung notwendig (Pure Core)

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  • Ormocer Beschichtung only
  • 6-micron-Faserkern Durchmesser only
  • Sehr hohe Dotierung erforderlich

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  • Germanium dotierte Standardfaser
  • Zumeist Acrylate-Beschichtung, Polyimide schwierig

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ARRAYS
  • WDM, TDM und kombinierte WDM/TDM Arrays
  • Sensorkabel mit mehreren  Kilometer Länge und >2.000 FBGs
  • In-line Korrekturen möglich

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  • WDM und TDM Arrays
  • Begrenzte Präzision in der Positionierung & signifikante Abweichungen in der Reflektivität

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  • Arrays >5 FBGs ökonomisch nicht sinnvoll, aufgrund hoher Ausschussrate

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HALTBARKEIT
  • FBGs bis zu 1,000°C stabil
  • Hohe Zugfestigkeit, da keine Beschichtungsschäden
  • Hohe/ lange Haltbarkeit im radioaktiven Umfeld

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  • Hohe Zugfestigkeit
  • Langfristige Temperaturstabilität limitiert bei ca. 200°C, Reflektivität verschlechtert sich und die FBGs bleichen aus
  • Ormocer nur bis 250°C einsetzbar

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  • Schwache Zugfestigkeit aufgrund strip and recoat
  • Typische Acrylate-Beschichtung wird bei ca. 120°C zerstört

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PRODUKTIONS-
EFFIZIENZ & VERFÜGBARKEIT
  • Hocheffiziente coil-to-coil Produktion
  • Vollständig automatisierte Produktion für spezielle Volumenprodukte möglich
  • Volle Kontrolle über Produktionsanlagen und Hochfahren von Kapazitäten
  • Redundante Produktionsanlagen verfügbar

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  • Sehr schneller Produktionsprozess
  • Limitierter Zugang und Kontrolle über die Produktionsanlagen, da Anmietung von einem Forschungsinstitut
  • Keine redundante Produktionsanlage

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  • Sehr manueller Prozess
  • Geringe Anlagenkosten

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