Αρχές λειτουργίας και εφαρμογές αισθητήρων οπτικών ινών.

Abstract

Συχνά, σε διάφορους επιστημονικούς τομείς όπως η βιοϊατρική, η μετεωρολογία, ή η γεωλογία, εμφανίζεται η ανάγκη να ανακαλύψουμε την παρουσία και τη σύσταση αερίων, υγρών και στερεών ουσιών στο εσωτερικό ενός ζωντανού οργανισμού, σε μεγάλα βάθη μέσα στη γη ή σε άλλα δυσπρόσιτα μέρη. Είναι φανερό ότι αυτή η ανίχνευση και αναγνώριση ουσιών είναι δυσχερής κυρίως μέχρι να προσεγγίσουμε το σημείο όπου βρίσκονται αυτές. Για παράδειγμα, η εξέταση μιας ουσίας στο εσωτερικό ενός ανθρώπινου σώματος για ιατρικούς λόγους πρέπει να γίνεται πολύ προσεκτικά, με απόλυτο σεβασμό στην ανθρώπινη ζωή και αξιοπρέπεια, αλλά και με μεγάλη ακρίβεια, αφού ένα ιατρικό λάθος είναι δυνατό να έχει ανεπανόρθωτες συνέπειες για τον ασθενή. Έτσι, χρειαζόμαστε ιατρικές συσκευές μικρών διαστάσεων και μεγάλης ακρίβειας, που να εισέρχονται σχετικά ακίνδυνα και ανώδυνα στον ευαίσθητο ζωντανό οργανισμό και να κάνουν σωστές μετρήσεις ή διαγνώσεις. Από την άλλη, υπάρχουν περιπτώσεις όπου θέλουμε να ανιχνεύσουμε τι υπάρχει σε μεγάλο βάθος μέσα στη γη ή κάτω από τη θάλασσα, αν κάπου υπάρχει αποθηκευμένο νερό, πετρέλαιο, ή τίποτα. Στις περιπτώσεις αυτές θα ήταν χρήσιμη μία συσκευή που να μπορεί να προωθηθεί σε μεγάλο βάθος και να μας φέρνει στην επιφάνεια της γης όπου βρισκόμαστε σωστές πληροφορίες για το τι υπάρχει από κάτω μας. Τα τελευταία χρόνια έχει γίνει εμφανές ότι οι οπτικές ίνες και οι αισθητήρες τους οποίους μπορούμε να αναπτύξουμε με αυτές αποτελούν την ιδανική λύση για όλες τις παραπάνω περιπτώσεις. Σημαντική είναι η ανάπτυξη διαφόρων μεθόδων που να συσχετίζουν τις ιδιότητες και τη συμπεριφορά των οπτικών ινών με τις οπτικές ιδιότητες του μέσου που τις περιβάλλει. Τέτοιες μέθοδοι είναι πιθανό να επιτρέψουν τη δημιουργία συσκευών – αισθητήρων ικανών να αναγνωρίσουν και να ταυτοποιήσουν το περιβάλλον τους. Ο λόγος για τον οποίο στραφήκαμε στις οπτικές ίνες είναι ότι έχουν κάποιες πολύ ενδιαφέρουσες ιδιότητες που ευνοούν το στόχο μας. Έτσι, για παράδειγμα, ενώ γνωρίζουμε ότι το φως διαδίδεται μόνο ευθεία, οι οπτικές ίνες μπορούν να καθοδηγήσουν τη μετάδοσή του προς οποιαδήποτε επιθυμητή κατεύθυνση. Αυτό είναι χρήσιμο κυρίως για τη βιοϊτρική, αφού είναι αδύνατον να εισχωρήσουμε βαθιά στο ανθρώπινο σώμα ακολουθώντας ευθεία πορεία. Επίσης, οι οπτικές ίνες έχουν την ικανότητα να μεταφέρουν μεγαλύτερο όγκο πληροφορίας, πιο αξιόπιστα και γρήγορα από άλλους κυματοδηγούς και μάλιστα την μεταφέρουν σωστά, χωρίς απώλειες, για μεγαλύτερες αποστάσεις, ιδιότητες πολύ θετικές και για τη χρήση τους σε μεγάλα βάθη. Τέλος δε μας περιορίζει το μέγεθός τους αφού είναι πολύ λεπτές και ευέλικτες.