Forscher nutzen Fasern, um Bildinfos zu übertragen

Um künftig einzelne Gehirnzellen in einem lebenden Organismus bei ihrer "Arbeit" beobachten zu können, müssen die Sonden vor allem flexibel sein. Das ist eine Herausforderung, denn beim Verbiegen der Fasern verzerrt das übertragene Bild auf unterschiedliche Weise. "Wir haben gezeigt, dass wir mittels Computerberechnungen den Einfluss des Biegens auf die Lichtleitung in der Faser vorhersagen und so die Bilder wiederherstellen können. Das ist ein aufwendiges Verfahren, bei dem wir die Deformation der Faser genau kennen müssen", sagt Forscher Tomás Cizmár.

Einen neuen Ansatz haben die Forscher über Fasern mit besonderem Brechungsindexprofil gefunden. "Wir sind auf die Idee gekommen, Gradientenindexfasern für die Bildübertragung zu nutzen. Im Unterschied zu herkömmlichen Fasern ändert sich hier die Lichtbrechung über dem Faserquerschnitt nicht abrupt, sondern allmählich in Form einer Kurve", erläutert Cizmár. Die Forscher simulierten zunächst mit theoretischen Modellen die Lichtausbreitung in den Fasern. Die Ergebnisse liessen erwarten, dass die Signalübertragung in den Fasern aufgrund des besonderen Brechungsindexprofils unempfindlich gegenüber Verbiegen und Bewegung ist.

"Im Experiment konnten wir unsere Ideen nur teilweise prüfen. Die Gradientenindexfasern sind beim Biegen tatsächlich wesentlich weniger störanfällig als herkömmliche Stufenindexfasern. Dass die übertragenen Bilder dennoch leicht verzerrt sind, führen wir auf das nicht perfekt parabolische Brechungsindexprofil der kommerziellen Fasern zurück", so Erstautor Dirk Boonzajer Flaes. Jetzt wolle man Gradientenindexfasern mit verbesserten optischen Eigenschaften herstellen und sie für die medizinische Bildgebung testen.