Technische Optik in der Praxis

242 8 Fasern und Sensorik
in einer Glasfaser durch eine Reihe von Einflußgrößen verändert wird. Dazu
gehören Temperatur, Druck, Biegung und der relativistische Sagnac-Effekt.
Phasenänderungen lassen sich grundsätzlich nur mit Interferometern detektieren.
Als Beispiel für eine mögliche Ausführungsform eines faseroptischen Interferometers
ist in Abb. 8.35 das Sagnac-Interferometer dargestellt [16].
Das Funktionsprinzip geht aus Teilabbildung a) hervor: Die eingestrahlte
Lichtwelle wird am zentralen Strahlteiler in zwei Wellen jeweils gleicher Intensität
aufgeteilt, die den als Ring dargestellten geschlossenen Lichtweg in
entgegengesetzter Richtung durchlaufen. Beide Wellen treffen jeweils zum
gleichen Zeitpunkt wieder am zentralen Strahlteiler ein, überlagern sich ohne
Phasendifferenz in konstruktiver Interferenz und laufen den Weg zurück zum
Detektor. Dies gilt, solange die gesamte Anordnung sich nicht in einer Rotationsbewegung
um die vertikale Achse befindet. Tritt dagegen eine Rotation
auf - in der Darstellung mit ihrer Winkelgeschwindigkeit oder ,,Drehrate“ Ω
bezeichnet, so wird die Symmetrie der Anordnung durch den Sagnac-Effekt
gestört: Beide Wellen erfahren nun eine unterschiedliche Phasenverzögerung,
je nachdem ob sie gleich- oder gegensinnig mit der azimutalen Bewegung des
Ringes laufen. Dieser Effekt führt zu einer Abkehr von der konstruktiven
Interferenz und damit zu einer Verkleinerung des Detektorausgangssignals.
Daraus läßtsichdieDrehrateermitteln.Einemögliche Form der Realisierung
als faseroptischer Sensor ist in Teilabbildung b) dargestellt. Beide Strahlteiler
sind hier als Faseroptische Koppler (siehe Abschn. 3.3) ausgeführt. Die Faser
selbst muß, wie bei einem Faserinterferometer generell, einen definierten Po-
a
b
Strahlteiler
LICHTQUELLE
Ausgangssignal
Quelle
Detektor
DET
Faserkoppler
Ω
Sensorspule
Abb. 8.35. Faseroptisches Gyroskop. Als Faserkoppler werden meist Bauformen
nach Abb. 8.28a verwendet