Problem: 16 Glasfasern verbinden??

  • Hallo zusammen,


    ich hoffe ich bin hier im richtigen Forum.

    Bei meiner Frage geht es nämlich nicht um Glasfaser-Internet sondern um eine Anwendung in einem Forschungsprojekt.

    Vielleicht gibt es hier ja dennoch jemand mit guten Ideen!?


    Also es geht um die Messung von DOM in Wasser. Dafür soll Licht durch eine Küvette gehen, die mit Wasser gefüllt ist. Das austretenden Licht soll dann per Glasfaser-Leitung zu einem Spektrometer geführt werden und dort gemessen werden.


    Da das aber nicht nur bei einer Küvette sondern gleich bei 16 gemacht werden soll, ist die Frage, wie verbindet man die 16 Leitungen, sodass man sie an das Spektrometer angeschlossen bekommt?

    Hier mal das Spektrometer: https://www.hamamatsu.com/cont…sd/c12880ma_kacc1226e.pdf


    Wir hatten bereits bei einer Firma nachgefragt die Glasfaserkombiner herstellen, allerdings kostet da einer 1.800 Euro. Da kann man fast eher 16 Spektrometer kaufen...

    Das ganze soll natürlich ein Low-Budget Projekt sein um von anderen Wissenschaftlern in anderen Teilen der Welt auch nachgebaut werden zu können.


    Oder kann man alle 16 Leitung irgendwie zusammen vor das Loch des Spektrometers "hängen"?

    (Die Lampen der Küvetten sind natürlich nach einander geschalten).


    Habt ihr irgendwelche Ideen zu der Problemstellung?

  • Willkommen im Forum!

    Ihr/Du wollt eine Parallelbestimmung von 2,5-Dimethoxy-4-methylamphetamin vornehmen?

    Oder geht es eher darum 16 Proben gleichzeitig zu messen, hoffentlich mit negativen Ergebnis und bei einem positiven Befund eine quantitative Bestimmung der spezifischen Probe vorzunehmen?


    Es gibt optischen Splitter, wie diesen hier. Nach meinem Kenntnissstand funktionieren diese auch in umgekehrter Richtung, also als Combiner.

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    Die mechanische Adaption sollte einfach möglich sein. Die Lichtquelle muss allerdings exakt auf die Ferrule (das ist die keramische Halterung der 9 um Singlemode Faser am Kabelende) ausgerichtet sein. Da die SC Stecker jedoch genormt sind, sind die mechanischen Eckdaten bekannt. Ich denke nicht, das der Schliff (APC oder PC/UPC) der Ferrule in dem vorgestellten Szenario eine Auswirkung hat. Eine Kalibrierung muss ja in jedem Falle vorgenommen werden.

  • Das ist durch Experiment zu klären. Wir wissen ja nicht ob mit 16 unterschiedlichen Wellenlängen gemessen werden soll oder ob 16 Messungen zeitgleich bei einer Wellenlänge durchgeführt werden sollen.


    Bei spektroskopischen Messungen sucht man sich üblicherweise das Absorptionsmaximum und misst bei dieser Wellenlänge (oder einem kleinen Wellenlängenbereich). Unter Anwendung des Lambert-Beer'schen Gesetzes kann auf Konzentrationen zurückgeschlossen werden.

  • Wir wissen ja nicht ob mit 16 unterschiedlichen Wellenlängen gemessen werden soll oder ob 16 Messungen zeitgleich bei einer Wellenlänge durchgeführt werden sollen.

    Doch, wissen wir:

    (Die Lampen der Küvetten sind natürlich nach einander geschalten).


    Und das genannte Spektrometer hat einen Wellenlängenbereich von 340nm bis 850nm. Das ist grob gesagt der Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts und ein wenig darüber hinaus.

  • Hallo ihr,

    lieben Dank für die Antworten so weit.


    zur Frage des Wellenlängenbereichs: am liebsten wäre uns ein Gerät, dass den Bereich von ca. 200 bis 1000nm abdeckt. Es soll später sowohl Absorption als auch Fluoreszenz gemessen werden. Gemessen wird der Durchfluss aus einem Waldboden.


    Es kommt vermutlich ein anderes Spektrometer zum Einsatz als das oben genannt, da dies erst bei 340nm beginnt. Aber das ist für die Frage der Verbindung der Kabel erstmal zweitrangig, denke ich.


    Seid ihr sicher, dass so ein Splitter einfach so auch in umgekehrter Richtung funktioniert??

    Ich meine ich hätte gelesen, dass das nicht geht.

  • Aber das ist für die Frage der Verbindung der Kabel erstmal zweitrangig, denke ich.

    Ich hätte das Gegenteil erwartet. Wenn das Kabel massiv dämpft und möglicherweise einen stark nicht-linearen Dämpfungsverlauf über die Wellenlängen hat, dann wird es für euch vermutlich sehr schwer, das zu kompensieren. Wenn man an die Empfindlichkeitsgrenzen der Sensorik kommt, kann man es auch nicht mehr ohne weiteres rauskalibrieren.

  • Uns fehlen Infos über den genauen Versuchsaufbau. Sicherlich ist die Dämpfung im kurzweiligen Bereich der SM Fasern höher. Wie richtig bemerkt ist das jedoch gerade der Bereich für die optische Signalübertragung. In der Spektrometrie in wässrigen Lösung werden kürzere Wellenlängen verwendet, da das Wassermolekül IR Strahlung stark dämpft


    Ich denke wir brauchen mehr Input um weiter fachlich diskutieren zu können.

  • Es wäre sinnvoll den Stand der Entwicklung etwas detaillierter zu beschreiben. Welche Teile des Aufbaus existieren schon, bzw. welche Probleme sind schon gelöst? Für die Fasern stellt sich ja z.B. sofort die Frage Multimode vs. Singlemode. Es dürfte deutlich schwieriger sein, das zu messende Signal in Singlemode-Fasern einzukoppeln. Die verbreiteten günstigen Splitter z.B. für PON-Systeme sind aber für Singlemode-Fasern.

  • zur Frage des Wellenlängenbereichs: am liebsten wäre uns ein Gerät, dass den Bereich von ca. 200 bis 1000nm abdeckt. Es soll später sowohl Absorption als auch Fluoreszenz gemessen werden. Gemessen wird der Durchfluss aus einem Waldboden.

    Aus dem Datenblatt des verlinkten Spliters:

    Betriebsbandbreite1260~1650nm


    Außer dem Durchmessen mit Wellenlängen kleiner 1260 nm habe ich keine Idee, um eine Aussage über Eignung von Wellenlängen ab 200nm in Erfahrung zu bringen.


    Da die Splitter in PON Netzwerken Verwendung finden und PON-Topologien eine bidirektionale Datenübertragung über eine Faser erfordern, muss ein Splitter in umgekehrter Richtung als Combiner arbeiten.

  • PON-Topologien eine bidirektionale Datenübertragung über eine Faser erfordern, muss ein Splitter in umgekehrter Richtung als Combiner arbeiten.

    Interessanter Punkt!

    Jedoch ist der Wellenlängenbereich für uns ungeeignet. :(


    Es wäre sinnvoll den Stand der Entwicklung etwas detaillierter zu beschreiben. Welche Teile des Aufbaus existieren schon, bzw. welche Probleme sind schon gelöst?

    Also bislang existiert eine Vorarbeit eines Doktoranden unseres Instituts, der die Messung des Durchfluss-Wassers aus dem Waldboden mit dem oben genannten Spektrometer realisiert hat. Wir wollen jetzt im Gelände einen Wald an mehreren Stellen gleichzeitig und in-situ also vor Ort und in Echtzeit messen.

    Daher wird es 16 Messstellen geben. Der ganze Aufbau findet dann an 7 Orten in Deutschland statt. Wir wollen daher nicht 16*7=112 Spektrometer kaufen. Sondern lieber nur 7 und vielleicht etwas bessere und höherpreisige.


    Zur Messung der DOC-Konzentration kommt die Fluoreszenzspektroskopie zum Einsatz. Dazu wird das Wasser mit einer LED mit einem Peak Bereich von 375nm durchleuchtet. Der Wasserkörper fließt durch eine 10x10mm große rechteckige Röhre Im 90°Winkel zur LED sitzt bei der existierenden Version das Spektrometer. Bei uns soll dort die Glasfaser sitzen und das Licht zum Spektrometer leiten.


    Den Aufbau wollen wir zu nächst einzeln testen, wenn die Ergebnisse zufriedenstellend sind, dann sollen eben immer 16 Messstellen auf ein Spektrometer angeschlossen werden.

    Getestet werden soll dabei auch der Einsatz von GRIN-Lenses. Zwischen LED und Wasserkörper, und zw. Wasserkörper und Glasfaser.


    Im Anhang mal ein Beispiel für verschieden Konzentrationen.


    Ich bin euch sehr für Ideen und Hilfestellungen dankbar!

    Für mich ist das Gebiet der Glasfaser-Optik komplett neu...!

  • Wenn bisher "einfach nur auf das Spektrometer geleuchtet wurde", also das Licht nicht irgendwie gebündelt und ausgerichtet wurde, dann würde ich erst versuchen, das Licht mehrerer Fasern auf die Öffnung des Spektrometers zu leiten. Anspruchsvoller scheint mir, wie man günstig genug Leistung in die Faser bekommt, denn dieser Teil wird ja 16 mal pro Aufbau benötigt.

  • Interessanter Punkt!

    Jedoch ist der Wellenlängenbereich für uns ungeeignet. :(

    Nun ja, der Arbeitsbereich ist natürlich nicht digital (innerhalb = geht, außerhalb = geht nicht). Leider kann ich gar keine Aussage darüber treffen, wie hoch die Dämpfung im Bereich deutlich kleinerer Wellenlängen ist, daher der Hinweis auf eine individuelle Messung/Experiment. Mit unter 50€ ist der verlinkten Splitter auch nicht übermäßig teuer. Wenn ihr den Anschluss geklärt habt und knapp bei Kasse seid, dann würde ich den euch stiften. Im letzten Jahrtausend war ich an der Hochschule mal Tutor für (H1-NMR) Spektroskopie, das weckt in mir Erinnerungen.


    Die eigentliche Herausforderung besteht in meinen Augen und der mechanischen Befestigung und der Ausrichtung der Fasern. Da sollte ein 3D-Drucker weiterhelfen, da die Abmessungen Stecker/Buchsen definiert sind.


    So wie ich es verstehe, messt ihr nicht wie von mir vermutet Amphetamine in wässriger Lösung, sondern gelöstes organisches Material? Übrigens hat das Kürzel DOM in der Glasfaserwelt eine ganz andere Bedeutung ;).

  • dann würde ich erst versuchen, das Licht mehrerer Fasern auf die Öffnung des Spektrometers zu leiten.

    Du meinst im Grunde die 16 Fasern zusammen tapen und vor der Spektrometeröffnung enden lassen?

    Mhm... ich hatte selbst noch keine Faser in der Hand, aber sind die nicht zu dick? oder kann man die wie bei einem Kupferkabel "ab-isolieren" und dann als Bündel zusammen kleben?


    Ich weiß auch nicht wie genau das Licht in den Schlitz des Spektrometers treffen muss. Laut Datenblatt hat der Schlitz eine Größe von 0,5 x 0,05mm. Das Eingangsloch davor hat einen Durchmesser von 3,2mm.


    Nun ja, der Arbeitsbereich ist natürlich nicht digital (innerhalb = geht, außerhalb = geht nicht). Leider kann ich gar keine Aussage darüber treffen, wie hoch die Dämpfung im Bereich deutlich kleinerer Wellenlängen ist, daher der Hinweis auf eine individuelle Messung/Experiment.

    Das ließe sich auch eventuell über eine Verlängerte integration-time also Belichtungszeit kompensieren.


    Wenn ihr den Anschluss geklärt habt und knapp bei Kasse seid, dann würde ich den euch stiften. Im letzten Jahrtausend war ich an der Hochschule mal Tutor für (H1-NMR) Spektroskopie, das weckt in mir Erinnerungen.

    Das ist nett! :) aber wirklich nicht nötig. Etwas Geld für den Prototypenbau ist auf jedenfall da ;)


    Die eigentliche Herausforderung besteht in meinen Augen und der mechanischen Befestigung und der Ausrichtung der Fasern. Da sollte ein 3D-Drucker weiterhelfen, da die Abmessungen Stecker/Buchsen definiert sind.

    genau. das ganze Ding kommt aus dem 3D-Drucker. Der läuft hier gerade Tag und Nacht ;)

    Natürlich hat der auch seine Grenzen was die Genauigkeit angeht. Das Loch für die GRIN-Lens mit 1,8mm schafft er nicht wirklich präzise. Aber das Bohren wir jetzt auf der Ständerbohrmaschine.

    Aber ja, an sich sollte sich eine Faser mit entsprechendem Stecker auf unsere gedruckte Durchleuchtungseinheit aufstecken lassen.


    Vermutlich werden wir den oben genannten Splitter einfach mal ausprobieren...!

    Werde dann hier berichten!

  • Laut Datenblatt hat der Schlitz eine Größe von 0,5 x 0,05mm.

    In der Kommunikationstechnik sind Singlemode- und Multimodefasern mit einem Durchmesser von 125um üblich. Der Kern, aus dem das Licht austritt, hat einen Durchmesser von 9um (Singlemode) oder 50um bzw. 62,5um (Multimode). Für einfach nebeneinander "tapen" reicht der Platz also nicht und eine solche Befestigung wäre auch nicht genau genug. Aber vielleicht kann man mehrere Fasern auf den Schlitz leuchten lassen, so wie man mit mehreren Taschenlampen auf einen Punkt leuchten kann.

  • genau. das ganze Ding kommt aus dem 3D-Drucker. Der läuft hier gerade Tag und Nacht ;)

    Natürlich hat der auch seine Grenzen was die Genauigkeit angeht. Das Loch für die GRIN-Lens mit 1,8mm schafft er nicht wirklich präzise. Aber das Bohren wir jetzt auf der Ständerbohrmaschine.

    Aber ja, an sich sollte sich eine Faser mit entsprechendem Stecker auf unsere gedruckte Durchleuchtungseinheit aufstecken lassen.

    Ich habe hier Mal zwei Links. Der erste beschreibt ganz allgemein einen SC Stecker und der zweite ist ein Datenblatt hierzu. Mit diesen Angaben sollte die mechanische Schnittstelle zu entwerfen sein. Evtl. gibt es ja schon eine STL-Datei in irgendeiner der öffentlich zugänglichen Repositorien.

    SC-Stecker
    Der SC-Stecker, Subscriber Connector (SC), ist ein LwL-Stecker, der sich als polarisierter Push-Pull-Stecker durch seine geringen Abmessungen und hohe…
    www.itwissen.info

    https://osi.rosenberger.com/fileadmin/content/osi/DE/Products_Services/LWL_Komponenten/LWL_Steckverbinder/DS_SC_Stecker_od.pdf


    Zu dem verlinkten Splitter: an dem Eingang befindet sich kein Stecker, sondern ein loses Kabelende. Da ihr eine saubere Laborumgebung habt, kann dann durchaus mechanisch gespleisst (= Stecker befestigt) werden. Besser ist auf alle Fälle eine Fusionsspleissung, dafür benötigt man allerdings Spezialwerkzeug oder eine Firma, die das macht. Der Preis für eine Fusionsspleissung inkl. Überprüfung beläuft sich auf ca. 50€ pro Spleiss. Evtl. hat eine elektrotechnische/nachrichtentechnische Fakultät Zugriff auf Material und Techniker.

  • Das ganze gibt es auch als reiner Splitter mit LC/APC Buchsen:

    1 x 16 PLC Fiber Splitter, Standard LGX Cassette, LC/APC, Singlemode - FS Deutschland
    1 x 16 PLC Fiber Splitter, Standard LGX Cassette, LC/APC, Singlemode
    www.fs.com


    Hier müssten dann entsprechende Kabel beliebiger Länge mit zumindest auf einer Seite LC/APC Stecker verwendet werden. Diese gibt es ebenfalls bei FS.com.

    Hier ein Datenblatt des LC Steckers:

    https://osi.rosenberger.com/fileadmin/content/osi/DE/Products_Services/LWL_Komponenten/LWL_Steckverbinder/DS_LC_Stecker_Simplex_Duplex_od.pdf

  • Hallo, Danke für eure Antworten soweit!

    Sehr hilfsbereites und freundliches Forum hier! :))


    Danke für die Links zu den Steckern!

    ein weiteres Themenfeld in das man sich reindenken muss...


    Also das Hamamatsu Spektrometer ist auch mit SMA Anschluss lieferbar. Das wäre eventuell eine gute Option, da ich es mir sonst ziemlich schwierig vorstelle das Faserende so präzise vor den Schlitz zu positionieren.


    https://www.hamamatsu.com/content/dam/hamamatsu-photonics/sites/documents/99_SALES_LIBRARY/ssd/mini-spectrometer_kacc9003e.pdf


    Auf Seite 14 sieht man dazu eine Skizze. Auch was die Dicke der Faser angeht. Ich glaube da wäre min. 200um angesagt. Zum Thema Faserwahl habe ich jetzt mal einen eigenen Thread erstellt um hier nicht zu viele Themen zu vermischen.


    Aber nochmal zurück zum Thema Stecker! :)


    Am Spektrometer benötigen wir wohl SMA. Evtl. Gibt es ja Adapter von SMA auf SC bzw. LC-Stecker?


    Und dann wäre da noch die Frage nach dem "mechanisch spleissen". Ein Hygienelabor haben wir. Ist das denn schwierig? Habe davon gelesen, dass die Faser durch den Stecker geschoben wird und dann quasi vorne abgeschliffen werden muss.


    Gibt des da Unterschiede bei den verschiedenen Steckermodellen? welche lassen sich da am leichtesten selbst spleissen?


    Ich hab vorhin mal ein paar Videos angesehen. Dabei kam mir auch diesen hier unter. Der Herr im Video hat irgend ne Art "Gel"-Verbindungsstecker. Da muss man nicht groß was machen. Also nicht schleifen oder ähnliches.

    Externer Inhalt www.youtube.com
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    was ist davon zu halten??


    Oder hier ist auch von Steckern "no polish connectors" zu lesen, die man "einfach nur aufsteckt".

    Wie es genau geht, steht aber nicht dabei.

    NPC-Stecker (NO Polish Connector) von 3M: Glasfasern mit Ferrulenstecker in weniger als zwei Minuten verbinden
    Überall dort, wo die äußeren Umstände eine Glasfaserkonfektionierung mit herkömmlichen Methoden kaum zulassen, können Anwender auf die NPC-Stecker von 3M…
    www.elektroniknet.de


    Danke für eure Hilfe! :))