Projekt FINESS an der Leibniz-IPHT Nervensysteme aus Glasfasern

Glasfaserbasierte, dezentrale Sensorsysteme sollen zur Überwachung von ausgedehnten Infrastrukturobjekten eingesetzt werden.
Glasfaserbasierte, dezentrale Sensorsysteme sollen zur Überwachung von ausgedehnten Infrastrukturobjekten eingesetzt werden.

Das Leibniz-IPHT beteiligt sich mit der Erforschung und Entwicklung optischer Glasfasersensoren am EU-Forschungsprojekt FINESSE. Das Ziel der Forschungspartner: Sie wollen künstliche, glasfaserbasierte Nervensysteme schaffen, die vor Gefahren warnen und Schäden melden.

Ähnlich wie die Nervensysteme von Lebewesen sollen die Sensoren vor möglichen Gefahren in ihrer Umwelt warnen und Veränderungen oder Schäden melden. Die Wissenschaftler wollen die künstlichen Nerven aus optischen Glasfasersensoren herstellen, die auf äußere Reize wie Temperatur, Druck oder die Konzentration bestimmter Gase reagieren. Erst die intelligente Vernetzung der einzelnen Fasersensoren und gezielte Abfragemechanismen ermöglichen eine dezentrale Messung der Umweltreize in millimetergenauer Auflösung – sogar über mehrere hundert Meter hinweg.

Laut Dr. Kay Schuster sollen solche künstlichen Nervensysteme schon bald zu mehr Sicherheit in der Gesellschaft beitragen. Schuster ist Arbeitsgruppenleiter für optische Fasertechnologie am Leibniz-Institut für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT). »Mit unseren Industriepartnern wollen wir die Forschungsergebnisse in vielfältige Anwendungen implementieren. Das können neue Endoskopie-Sonden mit Lagesensoren sein, mit denen Mediziner Strukturen »erfühlen« können, die mit bildgebenden Verfahren nicht sichtbar sind. Ein anderes Einsatzgebiet wäre die großflächige Überwachung von Endlagern für radioaktive Abfälle. Eine dezentrale Messung von Temperatur und Dehnung auf dem gesamten Areal ist entscheidend für die Sicherheit des Lagers.«

Im Rahmen des EU-Forschungsnetzwerks FINESSE (FIbre NErvous Sensing SystEms) wird am Leibniz-IPHT die räumlich verteilte Positions-Sensorik mit Hilfe von Faser-Bragg-Gittern in Multikern-Fasern erforscht. Mit den Fasergittern, die mit einem Laserpuls bereits während der Faserherstellung erzeugt werden, können die Wissenschaftler zum Beispiel Temperatur oder Druck über große Distanzen messen – eine Technik über die nur sehr wenige Institute verfügen. Für das Projekt arbeiten die Forscher an neuen Faserarchitekturen, Techniken für deren Herstellung und Charakterisierung sowie einem 3D-Messaufbau.

Das Forschungsprojekt FINESSE ist ein Europa-weites Trainingsnetzwerk (ETN), das von der Europäischen Union im Rahmen des Horizon2020-Programms für den Zeitraum von vier Jahren mit rund 3,9 Millionen Euro gefördert wird. Koordinator des Programms ist die Schweizer École Polytechnique Fédérale de Lausanne.