Sensoren met Optische Glasvezels Huidige Trends Francis Berghmans, Hugo Thienpont FirW-TONA (Toegepaste Natuurkunde en Fotonica) Ontmoetingsmiddag Researchpark Zellik Woensdag 28 november 2007
Glasvezelsensoren – van curiositeit tot fenomeen
• • • • •
Principe Voor- en nadelen Marktvooruitzicht Micro-fotonica en glasvezelsensoren VUB-TONA (FirW)
Een eigenschap van lichtsignaal wijzigt door interactie met te meten fysische grootheid
•
Gewijzigde eigenschap – – – –
•
Optisch vermogen Golflengte Polarisatie Faze
Grootte van de wijziging is een maat voor de fysische grootheid – – – – – – – –
Temperatuur Druk Rek Versnelling Relatieve vochtigheid Concentratie Elektrische stroom ...
Met onderscheidt 4 (5) types optische vezelsensoren
• Intrinsiek
• Punt Meting
Positie
• Extrinsiek
• Verdeeld Meting
Positie
Optische vezelsensoren bieden ongeziene meetmogelijkheden
• Voordelen ☺EMI ongevoelig ☺Elektrisch passief ☺Uiterst klein ☺Laag gewicht ☺Zeer gevoelig ☺Zeer nauwkeurig ☺Zeer robuust ☺Multiplexeerbaar ☺Verdeelde metingen mogelijk
• Nadelen Kruisgevoeligheid Niche-toepassing Geen standaards Installatie vereist gespecialiseerd personeel en gereedschap Interpretatie van gegevens vereist specialist Kostprijs
Marktanalysten voorspellen aanzienlijke groei in de komende jaren (alle toepassingen) Bron : OFS-18 (Cancun, Mexico, 2006) – EWOFS (Napels, Italië, 2007) [Lightwave Venture, Inc.]
Inkomsten verdeelde optische glasvezelsensoren
1000
900
900
800
800
700
700 Markt (M$)
1000
600 500 400
600 500 400
0
0
Jaar
20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10
100
20 09
100
20 08
200
20 07
200
20 06
300
20 05
300
20 04
Markt (M$)
Markt optische glasvezelsensoren
Jaar
Bragg roostersensoren en verdeelde temperatuurmetingen zijn zeer populair Bron : www.nature.com, www.fos-ta.com, www.omnisens.com
• Bragg rooster
• Verdeelde T- en rekmeting
λRefl
– dλRefl/dT ≈ 10 pm/°C – dλRefl/dε ≈ 1 pm/°C
– ΔT ≈ 1°C – ΔL ≈ 1 m – LTOT ≈ 10 km
De technologie wordt wereldwijd aanvaard en opgenomen
• HBM – Rekstrooktechniek – Bragg-rooster meting
• Schlumberger – Olie- en gaswinning – Verdeelde T-meting
Fotonische kristalvezels en microstructurering hebben nieuwe trend ingezet Bron : www.crystal-fibre.com en wikipedia
• Toegevoegde waarde – Flexibiliteit in ontwerp – “Eenvoudige” fabricatie – Eigenschappen accentueren • bijv. dubbelbreking
– Gevoeligheden versterken en/of onderdrukken • Bijv. druk/temperatuur
Fotonische kristalvezel met Bragg roosters bekampen kruisgevoeligheid 0.9 µm
2 µm (7 mol% Ge)
3.6 µm
Δλ
Δλ = functie (rek) Δλ ≠ functie (temperatuur)
Deze sensoren worden ontworpen en gekarakteriseerd bij TONA-VUB Rotation motor
Transversal load Rotation motor Fiber
Axial strain Temperature control
Meetcentrum voor karakterisering met/voor WP3 FABRICATION micro-fotonica ten dienste van de industrie
VUB-TONA coordineert NEMO
• EU FP6 Network of Excellence on MicroOptics • 2004-2008 • 6.4 MEURO • 30 partners • 333 wetenschappers • 12 landen
NEMO structureert en integreert de gefragmenteerde micro-fotonica scene
• Opzetten van duurzame O&O centra en technologische diensten in micro-fotonica • Ondersteunt onderzoek op lang termijn • Bevordert competitiviteit van EU industrie • Genereert bewustzijn van de belangrijke rol van micro-fotonica • Geeft training en opleiding op verschillende niveaus • Stimuleert jongeren voor carrière in fotonica
NEMO en VUB-TONA beheersen de voedselketen van de micro-fotonica
VUB-TONA steunt op verscheidene sterke punten •
Hoogkwalitatieve onderzoeksteams – onderscheiden expertise – uitgebreide kennis portfolio – niche onderzoeksonderwerpen
•
Uniek platofrm vooropleiding – dynamische inhoud – interuniversitair curriculum – Erasmus Mundus kwaliteitslabel
•
Erkende prestaties in in industriële valorisatie – VUB focus voor industriële valorisatie
•
Top-kwaliteit instrumentatie en uitgebreide infrastructuur – clean room uitrusting – unieke instrumentatie – eigen technologische voedselketen
•
Netwerk van strategische onderzoekspartners – complementaire expertise en uitrusting – vertrouwenswaardig – netwerking met financiëlel ondersteuning
•
Internationale visibiliteit
