Датчик напряженности высокочастотных электрических полей на основе щелевых волноводов с заполнением электрооптическим полимером

Авторы

  • Игорь Андреевич Гончаренко Университет гражданской защиты МЧС Беларуси; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0002-8063-8068
  • Виталий Николаевич Рябцев Университет гражданской защиты МЧС Беларуси; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0002-2830-591X
  • Александр Васильевич Ильюшонок Университет гражданской защиты МЧС Беларуси; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0001-7523-4483
  • Олег Дмитриевич Навроцкий Университет гражданской защиты МЧС Беларуси; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0002-4137-2519

DOI:

https://doi.org/10.33408/2519-237X.2020.4-4.378

Ключевые слова:

кольцевой микрорезонатор, щелевой волновод, оптический датчик, электрооптический полимер, эффективный показатель преломления, напряженность электрического поля

Аннотация

Цель. Разработать структуру и принципы функционирования оптического датчика напряженности высокочастотных внешних электрических полей.

Методы. На основе метода линий рассчитаны постоянные распространения и распределения полей мод полосковых волноводов с вертикальными и горизонтальными щелями, заполненными электрооптическим полимером SEO125.

Результаты. Предложена структура и принципы функционирования датчика высокочастотных внешних электрических полей на базе кольцевых микрорезонаторов на основе волноводов с горизонтальной и вертикальной щелями, заполненными электрооптическим полимером. Датчик позволяет измерять переменные электрические поля с частотой до 10 МГц. Чувствительность датчика ограничена параметрами фотоприемника, в частности, величиной темнового тока. При использовании фотоприемника, рассмотренного в работе, датчик позволяет измерять изменения напряженности электрического поля порядка 30 В/м.

Область применения исследований. Определение пожароопасных и поражающих проявлений электрического поля при ликвидации чрезвычайных ситуаций вблизи установок, находящихся под напряжением.

Биографии авторов

Игорь Андреевич Гончаренко, Университет гражданской защиты МЧС Беларуси; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра естественных наук, профессор; доктор физико-математических наук, профессор

Виталий Николаевич Рябцев, Университет гражданской защиты МЧС Беларуси; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра автоматических систем безопасности, начальник кафедры; кандидат технических наук

Александр Васильевич Ильюшонок, Университет гражданской защиты МЧС Беларуси; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра естественных наук, заведующий кафедрой; кандидат физико-математических наук, доцент

Олег Дмитриевич Навроцкий, Университет гражданской защиты МЧС Беларуси; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра автоматических систем безопасности, доцент; кандидат технических наук

Библиографические ссылки

Passaro V.M.N., Dell’Olio F., Leonardis F. De. Electromagnetic field photonic sensors. Progress in Quantum Electronics, 2006. Vol. 30, Iss. 2–3. P. 45–73. DOI: https://www.doi.org/10.1016/j.pquantelec.2006.08.001.

Tajima K., Kobayashi R., Kuwabara N., Tokuda M. Development of optical isotropic E-field sensor operating more than 10GHz using Mach-Zehnder interferometers. IEICE Trans. Electron, 2002. Vol. 85, Iss. 4. P. 961–968.

Goncharenko I., Marciniak M., Reabtsev V. Electric field sensing with liquid-crystal-filled slot waveguide microring resonators. Applied Optics, 2017. Vol. 56, Iss. 27. P. 7629–7635. DOI: https://www.doi.org/10.1364/AO.56.007629.

Rabiei P., Steier W.H., Zhang Cheng, Dalton L.R. Polymer micro-ring filters and modulator. J. Lightwave Technology, 2002. Vol. 20, Iss. 11. P. 1968–1974. DOI: https://www.doi.org/10.1109/JLT.2002.803058.

Almeida V.R., Xu Q., Barrios C.A., Lipson M. Guiding and confining light in void nanostructure. Optics Letters, 2004. Vol. 29, Iss. 11. P. 1209–1211. DOI: https://www.doi.org/10.1364/OL.29.001209.

Passaro V.M.N., Dell’Olio F., Casamassima B., Leonardis F. De. Guided-wave optical biosensors. Sensors, 2007. Vol. 7. P. 508–536. DOI: https://www.doi.org/10.3390/s7040508.

Cheng N.C., Ma Y. F., Fu P. H., Chin C. C., Huang D.W. Horizontal slot waveguides for polarization branching control. Applied Optics, 2015. Vol. 54, Iss. 3. P. 436–443. DOI: https://www.doi.org/10.1364/AO.54.000436.

Viphavakit C., Komodromos M., Themistos C., Mohammed W. S., Kalli K., Rahman B. M. A. Optimization of a horizontal slot waveguide biosensor to detect DNA hybridization. Applied Optics, 2015. Vol. 54, iss. 15. P. 4881–4888. DOI: https://www.doi.org/10.1364/AO.54.004881.

Zhang X., Hosseini A., Subbaraman H., Wang S., Zhan Q., Luo J., Jen A. K.-Y., Chen R. T. Integrated photonic electromagnetic field sensor based on broadband bowtie antenna coupled silicon organic hybrid modulator. J. Lightwave Technology, 2014. Vol. 32, Iss. 20. P. 3774–3784. DOI: https://www.doi.org/10.1109/JLT.2014.2319152.

Ibrahim T.A., Cao W., Kim Y., Li J., Goldhar J., Ho P.-T., Lee C.H. Lightwave switching in semiconductor microring devices by free carrier injection. J. Lightwave Technol, 2003. Vol. 21, Iss. 12. P. 2997–3003. DOI: https://www.doi.org/10.1109/JLT.2003.819800.

Shenoy M.R., Sharma M., Sinha A. An electrically-controlled nematic liquid crystal core waveguide with a low switching threshold. J. Lightwave Technology, 2015. Vol. 33, Iss. 10. P. 1948–1953. DOI: https://www.doi.org/10.1109/JLT.2015.2404337.

Lin Che-Yun., Wang Alan X., Lee Beom Suk, Zhang Xingyu, Chen Ray T. High dynamic range electric field sensor for electromagnetic pulse detection. Optics Express, 2011. Vol. 19, Iss. 18. P.17372–17377. DOI: https://www.doi.org/10.1364/OE.19.017372.

Pregla R. The method of lines for the analysis of dielectric waveguide bends. J. Lightwave Technology, 1996. Vol. 14, Iss.4. P. 634–639. DOI: https://www.doi.org/10.1109/50.491403.

Goncharenko I.A., Ryabtsev V.N. Metod rascheta izognutykh mikrostrukturirovannykh volnovodov s neskol'kimi serdtsevinami [Method for calculating bent microstructured multi-core waveguidesand]. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics Series, 2015. No. 4. Pp. 87–95. (rus)

Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси, Т. 4, № 4

Загрузки


Просмотров аннотации: 293
Загрузок PDF: 159

Опубликован

2020-11-20

Как цитировать

Гончаренко I. A., Рябцев V. N., Ильюшонок A. V. и Навроцкий O. D. (2020) «Датчик напряженности высокочастотных электрических полей на основе щелевых волноводов с заполнением электрооптическим полимером», Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси, 4(4), сс. 378–388. doi: 10.33408/2519-237X.2020.4-4.378.

Лицензия

Все права защищены (c) 2020 Гончаренко И.А., Рябцев В.Н., Ильюшонок А.В., Навроцкий О.Д.

CC «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0

Выпуск

Том 4 № 4 (2020): Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси

Раздел

Пожарная и промышленная безопасность (технические науки)

Категории

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

<< < 1 2