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Photonics News 77

Mit dem Lesen der Firmenzeitschrift Photonics News bleiben Sie auf dem aktuellen Stand. Alle Technologie- und Produktneuigkeiten sowie aktuelle Informationen zum Unternehmen LASER COMPONENTS erhalten Sie hier in gebündelter Form. Abonnieren Sie die Zeitschrift noch heute – Für Sie kostenlos!

Optische Kohärenz-Tomographie

Faseroptische Komponenten beeinflussen Polarisationszustände und Wegunterschiede


D77-101

Wenn es um die Messung und Manipulation des Polarisationsstatus‘ in optischen Fasern geht, dann ist General Photonics ein gefragter Ansprechpartner.
Das US-amerikanische Unternehmen wurde 1995 in Chino, Kalifornien gegründet und hat derzeit über 50 Mitarbeiter. Gefertigt werden Module und Messsysteme.

Die „Erfindung“ neuartiger Produkte scheint auf der Tagesordnung zu stehen. Schon zwölf Mal gelang General Photonics die Markteinführung neuartiger Produkte:
1996 war es der erste manuelle Polarisationskontroller, der auf Faser-Quetschung beruhte, 2001 stellten sie das erste kommerziell verfügbare Inline-Polarimeter vor und 2010 den ersten mehrstufigen optischen PMD-Kompensator.

Die Produkte sind für Märkte wie faseroptische Netze geschaffen, aber nicht minder interessant für Hersteller von faseroptischen Komponenten oder Sensoren, F&E Abteilungen oder Universitäten. Stark eingesetzt werden die Komponenten und Messsysteme auch bei bildgebenden Verfahren in biomedizinischen Diagnose-Systemen: so bspw. bei der optischen Kohärenz-Tomographie, OCT optical coherence tomography.

Die optische Kohärenz-Tomographie, OCT, ist ein bildgebendes Verfahren: hochauflösend und berührungslos dient es der 2- oder 3-dimensionalen Darstellung der inneren Mikrostruktur von streuenden Materialien. Das Rückstreuverhalten der Probe wird interferometrisch ermittelt und daraus das Bild konstruiert, ein gesetzt wird ein Michelson-Interferometer, mit dem eine optische Auflösung zwischen 1 μm – 15 μm erreicht wird.

Eingesetzt wird die OCT in der medizinischen Diagnostik zur nichtinvasiven Untersuchung biologischer Gewebestrukturen oder zur Strukturanalyse anorganischer Materialen. Generell werden zwei Verfahren unterschieden:

TD-OCT - Zeitbereichsmessung.
Für die Zeitbereichs-Kohärenz-Tomographie setzt man eine breitbandige Lichtquelle ein. Ein Interferenzmuster entsteht, wenn der optische Wegunterschied im Proben- und Referenzarm im Bereich der Kohärenzlänge der Lichtquelle liegt. Mit optischen Verzögerungsstrecken wird die Weglänge im Referenzarm wiederholt verändert und das Rückstreu-Signal kontinuierlich gemessen. Das Ergebnis ist ein eindimensionales Tiefenprofil der Materialprobe an dieser Abtaststelle.  
Durch die Abtastung in x- und y-Richtung wird ein dreidimensionales Tiefenprofil erstellt.

FD-OCT - Frequenzbereichsmessung.

Bei der Frequenzbereichs-Kohärenz-Tomographie wird die Interferenz einzelner spektraler Informationen erfasst. Mittels Fourier-Transformation wird aus dem Rückstreusignal und der spektralen Information das Tiefenprofil der Probe errechnet. Dieses Verfahren ist einfach und schnell.


Die FD-OCT gibt es in zwei Varianten:  
Die laserbasierte FD-OCT verwendet eine schmalbandige durchstimmbare Laserquelle, deren Ausgangswellenlänge sich über einen großen Wellenlängenbereich mit hoher Geschwindigkeit verstellen lässt.
Die spektrometerbasierte FD-OCT kombiniert eine breitbandige Lichtquelle mit einem sehr schnellen Spektrometer, um das Rückstreusignal zu detektieren. Nachteil dieser Methode ist der geringere Tiefenbereich, der durch die spektrale Auflösung des Spektrometers beschränkt wird.

Qualität der Messergebnisse
Die Herausforderung bei allen Verfahren ist die Polarisationskontrolle, und der Ausgleich der optischen Wegunterschiede in den Interferometer-Armen. Für beide Einflussgrößen bietet General Photonics unterschiedliche Komponenten und Messsysteme an.


Polarisationskontrolle
Gute Interferenzsignale bedingen die gleiche Polarisationsausrichtung in beiden optischen Armen des Interferometers; das wird durch Polarisationssteller erreicht. Eine dynamische Polarisationskontrolle ist in Anwendungen notwendig, bei denen Polarisationsänderungen in Echtzeit verfolgt werden sollen. Für polarisationsempfindliche PS OCT-Systeme werden Polarisations-Schalter oder Zustands-Generatoren benötigt. Das Produktprogramm von General Photonics reicht von manuellen und elektrischen Polarisations-Kontrollern über Polarisationsschalter hin zu schnellen Inline-Polarimetern.

Kontrolle der Wegunterschiede
Die optischen Weglängen im Proben- und Referenzarm werden mit einstellbaren optischen Verzögerungsstrecken ausgeglichen - manuelle und elektrische Versionen sind erhältlich, die Wegunterschiede bis zu 40 cm schnell anpassen.

Häufig ist es bei der OCT wünschenswert, auf unterschiedliche Ebenen zu fokussieren. Beispielsweise werden in der Augenheilkunde sowohl das Tiefenprofil  der Netzhaut bestimmt als auch die Struktur des vorderen Augenabschnittes (Hornhaut).  Motorisierte optische Verzögerungsstrecken justieren OCT-Systeme schnell auf unterschiedliche  Tiefenebenen.

Kleinste Wegunterschiede im Millimeter-Bereich müssen bei der Zeitbereichs-OCT in kürzester Zeit ausgeglichen werden. Die Faserstretcher und Phasenschieber sind hierfür  geeignete Bauteile.

Darüber hinaus sind  weitere Komponenten zur Beeinflussung oder Messung der Laufzeit und der Polarisation verfügbar wie Polarisationsstrahlteiler, Zirkulatoren, Farady-Spiegel  und PM -Koppler.
Auch kundenspezifische Komponenten und Sub-Systeme lassen sich realisieren.

Eine Übersicht aller OCT-Komponenten von General Photonics finden Sie hier


Datenblatt:

Weitere Produktinformationen:
Polarisationsmodule

Hersteller:
General Photonics

Kontakt:

Ansprechpartner:    Florian Tächl
Firma:    Laser Components GmbH
Adresse:    Werner-von-Siemens-Str. 15
PLZ / Ort:    82140 Olching
Telefon:    +49 (0) 8142 2864-38
Fax:    +49 (0) 8142 2864-11
E-Mail:    f.taechl@lasercomponents.com
 


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