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Optisches Mikrofon

04.09.2003


Prototyp eines optischen Mikrofons in seinen Einzelteilen. In Ausführungen ohne metallische Bauteile kann es auch im starken Magnetfeld eines Tomographen eingesetzt werden.


Schema des optischen Mikrofon mit Strahlengang. Die Einzelteile von links: Lichtleiter von LED und zur Fotodiode, asphärische Kollimatorlinse, Zylinderlinsen-Array und reflektierende Membran.


Bei Musical-Stars läuft der Schweiß oft in Strömen, wenn sie auf Rollschuhen über die Bühne fegen oder im Bärenfell unter heißen Scheinwerfern eine Ballade singen. Damit auch jeder Zuschauer etwas zu Gehör bekommt, tragen die Künstler Mikrofone, die unter viel Schminke versteckt sind. Sobald ein Sänger stark schwitzt, droht dem Mikrofon der Sekundentod durch Kurzschluss. Denn bei herkömmlichen Exemplaren wird der Schall, der eine Membran zum Schwingen bringt, direkt in elektrischen Strom verwandelt. Bei einem dynamischen Mikrofon bewegt die Membran eine Spule in einem Magnetfeld, vergleichbar mit einem Dynamo am Fahrrad. Ausführungen mit Kondensator wandeln Klänge in Ladungsverschiebungen um, die an einen Verstärker weitergegeben werden. Wird der Schall jedoch über Lichtfasern geleitet, kann Feuchtigkeit dem Mikro nichts anhaben. An der Entwicklung eines solchen optischen Mikrofons arbeiten Forscher des Jenaer Fraunhofer-Instituts für Optik und Feinmechanik IOF seit 2002 im Auftrag der Firma Sennheiser electronic.

»Bei diesem optischen Mikrofon wird das Licht einer Leuchtdiode über eine Glasfaser durch ein Linsen-Array geschickt«, erklärt Dr. Andreas Bräuer, Leiter der IOF-Abteilung Mikrooptik das Aufnahmeprinzip. »Dieses Feld optischer Elemente verteilt und fokussiert den Strahl auf eine verspiegelte Membran. Das reflektierte Licht gelangt durch die Linsen in eine Empfängerglasfaser.« Sobald die Membran schwingt, verändert sich das Lichtsignal. Ein entfernter Photodetektor wandelt es in elektrische Spannungen um. »Das IOF hilft uns vor allem dabei, das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern«, sagt Dr. Wolfgang Niehoff, Forschungsdirektor von Sennheiser electronic. »Also: Wie kann die Umwandlung von Schall in Lichtsignale noch effektiver werden?«

Da das Optikmikro ohne Metallteile aufgebaut werden kann, ist es gänzlich unempfindlich gegenüber elektromagnetischen und magnetischen Feldern. Damit werden noch weitere Anwendungen möglich. So kann es zum Beispiel in Magnetresonanztomographen zu medizinischen Untersuchungen eingesetzt werden. Mit dem optischen Mikrofon kann der ängstliche Patient Kontakt zum Arzt halten, ohne dass dadurch die Messergebnisse der Untersuchung beeinflusst werden. »Das Lichtmikro kann auch dazu genutzt werden, um den Lärmpegel im Tomographen zu dämpfen«, betont Niehoff. »Rechnerisch erzeugter Gegenschall macht die Untersuchung dann erträglicher. An einen Hersteller solcher Systeme liefern wir bereits.«



Ansprechpartner:

Dr. Andreas Bräuer
Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik
und Feinmechanik IOF
Winzerlaer Straße 10, 07745 Jena
Telefon 03641 - 807-404, Fax -603

Dr. Andreas Bräuer | Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.iof.fraunhofer.de
http://www.iof.fraunhofer.de/departments/micro-optics/index_d.html

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