Mikrofone mit optischer Sensortechnologie

(c) Leonhardt Bauer, XARION

Akustik.Laserstrahlen ersetzen Membrane: Die in Wien entwickelte Weltneuheit eines jungen Schweizers wird in ersten Prototypen bei der Materialüberprüfung und in der Medizintechnik angewandt.

Die Großforschungseinrichtung Cern überwacht mit den neuen Sensoren Experimente am Genfer Teilchenbeschleuniger, die Verbund-Tochter APG misst Geräusch-Emissionen an Hochspannungsleitungen. Die ersten Abnehmer der von Balthasar Fischer entwickelten Prototypen seiner optischen Sensortechnologie – darunter auch die TU München, Siemens und Zeiss-Optik – sind der Qualitätsnachweis für die Arbeit des in Wien tätigen Forschers. Sein neuester Entwicklungsstand wird in der kommenden Woche mit dem deutschen Berthold-Leibinger-Innovationspreis ausgezeichnet, einer der wichtigsten Forschungspreise für angewandte Lasertechnologie. Und zum ersten Mal geht diese Auszeichnung nach Österreich.

Balthasar Fischer (39) ist Schweizer, der in den USA, in der Schweiz und in Österreich studierte, Physik und Musik, wobei er beide Bereiche in seinen Forschungen verband. Im Jänner 2011, als er an der TU Wien mit dem Dr.-Ernst-Fehrer-Preis für angewandte Forschung ausgezeichnet wurde, erklärte sein damaliger Doktorvater Ernst Wintner in der „Presse“: „Fischers Mikrofon stellt eine Weltneuheit dar.“ Der Schweizer blieb in Wien, gründete ein Start-up-Unternehmen und entwickelte seine „Weltneuheit“ weiter – vom Mikrofon, in dem Schallwellen mit Hilfe von Laserstrahlen aufgenommen werden, zu optischen Mikrofonen für die Materialüberprüfung, industrielle Prozessüberwachung, den Bereich der Medizintechnik und für die Unterhaltungselektronik.

 

Förderungen und Investoren

Fischer gründete die Firma Xarion Laser Acoustics, die – nach Eigendefinition – eine neuartige Technologie zur Ultraschallmessung für Industrie- und Medizintechnik-Anwendungen entwickelt und mittlerweile 15 Mitarbeiter beschäftigt. Das Firmenbudget setzt sich aus Förderungsmitteln (Forschungsförderungsgesellschaft FFG, Austria Wirtschaftsservice AWS, Wirtschaftsagentur Wien), private Investoren (unter ihnen Hans-Peter Porsche) und eben den ersten Verkaufserlösen zusammen.

Mit seiner Firma verfolgt Fischer zwei Produktlinien. Für die Glasfaser-gekoppelte Variante, bei der der Sensorkopf von der Laserquelle und der optischen Detektionseinheit getrennt ist, steht der Markteintritt unmittelbar bevor. Hier ist an einen Einsatz unter sonst für Mikrofone ungünstigen Bedingungen – wie Feuchtigkeit, sehr hohe Frequenzen, elektromagnetische oder radioaktive Strahlung – gedacht. In der zweiten Produktlinie wird an der Entwicklung eines miniaturisierten Mikrofons, das alle optischen Elemente und auch die Elektronik in integrierter Bauweise enthält, gearbeitet.

Die optische Sensor-Technologie basiert auf einem optischen Funktionsprinzip, das sich grundlegend von der mechanischen Schallwellentransmission konventioneller Mikrofone unterscheidet. In einem aus zwei parallelen optischen Spiegeln und einem Laserstrahl bestehenden Resonator verändern Schallwellen den Brechungsindex der Luft. Konventionell werden für die Wandlung vom akustischen zum elektrischen Signal üblicherweise Membrane verwendet. Das optische Mikrofon Fischers ist hingegen das weltweit erste Mikrofon ohne bewegliche Teile – und natürlich mit Patenten abgesichert.

 

Krebserkennung als Fernziel

„Wir können überaushohe Töne messen“, sagt Balthasar Fischer, „das sind Ultraschallfrequenzen bis zum 50-Fachen des menschlichen Gehörs.“ Zudem funktionieren die Xarion-Geräte auch in Flüssigkeiten. Dies ist für Anwendungen im Medizinbereich wie bei endoskopischen Untersuchungen unumgänglich. Fischer peilt hier eine Kooperation mit der Chirurgie im AKH Wien an. Fernziel ist zudem die Entwicklung eines bildgebenden Verfahrens für die Krebsfrühdiagnose. „Da muss man nichts hinausschneiden, man schaut vielmehr dreidimensional auf das Gewebe.“