Die Entwicklung von POF-Seitenlichtfasern – das Projekt MOPF (2)

Während im ersten Teil unserer dreiteiligen Artikelserie zum F&E-Projekt MOPF, in dessen Rahmen sich die HarzOptics GmbH an der Entwicklung polymeroptischer Seitenlichtfasern für die indirekte Beleuchtung beteiligen durfte, die wichtigsten Projektziele und -aufgaben betrachtet wurden, sollen im zweiten Teil einige der wesentlichen messtechnischen Verfahren vorgestellt werden.

Eine der ersten messtechnischen Herausforderungen, vor denen wir im Rahmen des Projekts standen, war der zu Projektbeginn noch unbekannte Brechungsindex der für die Seitenlichtfasern verwendeten Elastomere. Dank der Kooperation mit dem Labor für optische Mess- und Nachrichtentechnik an der Hochschule Harz konnte jedoch schnell eine Möglichkeit gefunden werden, den Brechungsindex mit Hilfe eines Refraktometers recht präzise zu bestimmen. Der hierfür verwendete Messvorgang gestattete zugleich die Ermittlung des Abstrahlwinkels des am Faserende austretenden Lichtkegels. Die Kenntnis dieses Abstrahlwinkels ist wiederum notwendig, um eine effektive Einkopplung des LED-Lichts in die Seitenlichtfaser zu gewährleisten.

Der Aufbau des für MOPF entwickelten mobilen Rückschneidemessplatzes.

Für die messtechnische Erfassung der Signaldämpfung innerhalb der Seitenlichtfasern bei verschiedenen Wellenlängen konnte eine interne Firmenvorschrift entwickelt werden, die sich an der international gültigen Norm für die Charakterisierung von Lichtwellenleitern in der optischen Nachrichtentechnik orientiert. Die hierbei zum Einsatz kommende sogenannte Rückschneidemethode (engl. cut-back-method) gilt als Standard für die Bestimmung der Ausbreitungsdämpfung innerhalb von Lichtwellenleitern. Diese Methode wurde von HarzOptics für die Dämpfungsmessung im Rahmen von MOPF in ein eigenes Verfahren adaptiert – bis dato die erste diesbezügliche Messvorschrift für Seitenlichtfasern. Das Messverfahren ermöglicht  insbesondere die genaue Erfassung der spektralen Abhängigkeit der Faserdämpfung, wobei im Rahmen der MOPF-Testmessungen verschiedene Lichtquellen mit unterschiedlichen Wellenlängen zwischen 450 und 650 nm zum Einsatz kamen.

Für die Vermessung der seitlichen Abstrahlung von Seitenlichtfasern bei verschiedenen Wellenlängen im Bereich von 400 bis 700 nm konnte ebenfalls eine interne Firmennorm entwickelt werden. Diese Vorschrift orientiert sich an den international gültigen Vorgaben für die Messung der Lichtleistung von Bodenelementen aus der Gebäude- und Sicherheitstechnik. Einziger Parameter des Verfahrens ist die Lichtleistung, die in einer Höhe von 20 cm über dem Lichterzeuger gemessen wird.

Die Entwicklung der Beleuchtungsstärke in Abhängigkeit von der Fasermessposition beim Rückschneidemessplatz.

Ein weiteres Ergebnis dieser Projektphase war die Entwicklung eines mobilen Messplatzes zur Aufnahme der seitlichen Abstrahlung von Seitenlichtfasern unter Produktionsbedingungen. Hierfür wurde nach erfolgreichen Labortests mit der oben erwähnten Messvorschrift ein tragbares Gerät konzipiert, welches exakte Messungen ermöglicht und in nahezu jeder Produktionsumgebung einsetzbar ist. Erarbeitet wurde außerdem ein Dämpfungsmesssystem zur Erfassung der seitlichen Abstrahlung unter Produktionsbedingungen. Beide Aufbauten garantieren hochpräzise Ergebnisse und sollen zukünftig auch für externe Messaufträge zur Verfügung gestellt werden. Wie der Vor-Ort-Einsatz der neuen Messtechnik im Rahmen der Faserextrusion bei der Novoplast GmbH bereits gezeigt hat, sind beide Messapparaturen grundsätzlich für den Einsatz in einer (nicht sterilen und nicht vollverdunkelten) Produktionsumgebung geeignet.

Soweit ein kurzer Blick auf die wesentlichen messtechnischen Ergebnisse des MOPF-Projekts. Im dritten und letzten Teil dieser Artikelserie werden wir uns dann in einigen Tagen der genauen Funktionsweise der beiden Messaufbauten zuwenden, die wir seit dem Ende von MOPF bereits für etliche Aufträge und Projekte einsetzen konnten.