Im Gegensatz zu konventionellen Gassensoren sind laserspektroskopische Sensoren langzeitstabil und querempfindlichkeitsfrei, aber aufgrund ihrer Komplexität nicht weit verbreitet. Um einen Durchbruch hin zu breiterer Anwendung zu erzielen, werden in dieser Arbeit Designkriterien für optimale laseroptische Sensoren ermittelt, und dabei theoretische Grenzen bezüglich Sensorauflösung, Meßgeschwindigkeit und Kompaktheit hergeleitet. Das daraus folgende Konzept schließt die Verwendung neuartiger Komponenten wie vertikal-emittierende Laserdioden, gasdurchlässige Lichtleiter und optimale Signalverarbeitung ein und ermöglicht eine signifikante Reduktion der Sensorkomplexität. Die Frage, wie schnell die Wellenlänge des Lasers abgestimmt werden kann wird beantwortet und mit einem physikalisch analytischen Lasermodell erklärt. Eine neuartige, auf einer Hohlfaser aufbauende optische Zelle wird entwickelt, welche überlegene Eigenschaften bezüglich Messvolumen und optischer Weglänge zeigt. Optimale Abtastung des Spektrums sowie die entsprechende Signalverarbeitung werden hergeleitet, welche eine Reduktion der Anzahl der optischen Elemente des Sensors ermöglichen. Basierend auf diesen Kenntnissen, werden Sensoren für Sauerstoff und Kohlenmonoxid zur Optimierung von Verbrennungsprozessen und Brandfrüherkennung sowie für die medizinische Atemanalyse entwickelt und deren praktische Eignung unter realen Einsatzbedingungen gezeigt. Dabei kann besonders für den Fall von Kohlenmonoxid eine Nachweisgrenze im Bereich von einigen 10 Pikolitern erreicht werden.    «

Im Gegensatz zu konventionellen Gassensoren sind laserspektroskopische Sensoren langzeitstabil und querempfindlichkeitsfrei, aber aufgrund ihrer Komplexität nicht weit verbreitet. Um einen Durchbruch hin zu breiterer Anwendung zu erzielen, werden in dieser Arbeit Designkriterien für optimale laseroptische Sensoren ermittelt, und dabei theoretische Grenzen bezüglich Sensorauflösung, Meßgeschwindigkeit und Kompaktheit hergeleitet. Das daraus folgende Konzept schließt die Verwendung neuartiger Komp...    »