Оптический датчик концентрации пожаровзрывоопасных жидких и газообразных веществ и материалов
Abstract
В статье рассмотрена структурная схема и принцип работы интегрально-оптического датчика концентрации на основе щелевых волноводных микрорезонаторов. Использование оптического излучения позволяет применять такие датчики для измерения концентрации легковоспламеняющихся жидкостей и газов. Благодаря использованию щелевых волноводов чувствительность датчика на изменение показателя преломления может достигать 10-6–10-7. Быстродействие устройства определяется временем установления стационарного режима в кольцевом микрорезонаторе и составляет десятки пикосекунд. Таким образом, с помощью данного устройства можно измерять концентрацию как покоящихся, так и текущих с большой скоростью жидкостей и газов. Датчик может иметь большое число чувствительных элементов, что позволяет одновременно контролировать концентрацию в различных точках объема вещества.
References
Жарковский, Б.И. Приборы автоматического контроля и регулирования. – М.: Высшая школа, 1989. – 336 с.
Гармаш, В.Б. Возможности, задачи и перспективы волоконно-оптических измерительных систем в современном приборостроении / В.Б. Гармаш, Ф.А. Егоров, Л.Н. Коломиец [и др.] // Фотон-Экспресс – Наука, –2005. –№6. –С.128-140.
Гуляев, Ю.В. Волоконно-оптические технологии, устройства, датчики и системы / Ю.В. Гуляев, С.А. Никитов, В.Т. Потапов, Ю.К. Чаморовский // Радиотехника. – 2005. – № 8. – С. 9-18.
Passaro, V.M.N. Guided-wave optical biosensors / V.M.N. Passaro, F. Dell’Olio, B. Casamassima, F. De Leonardis // Sensors. – 2007. – Vol. 7. – P. 508-536.
Heideman, R.G. Performance of a highly sensitive optical waveguide Mach-Zehnder interferometer immunosensor / R.G. Heideman, R.P.H. Kooyman, J. Greve // Sensors and Actuators B. – 1993. – Vol. 10, No. 3. – P. 209-217.
Luff, B.J. Integrated-optical directional coupler biosensor / B.J. Luff, R.D. Harris, J.S. Wilkinson [et al.] // Optics Letters. – 1996. – Vol. 21, No. 8. – P. 618-620.
Yalçin, A. Optical sensing of biomolecules using microring resonators / A. Yalçin, K.C. Popat, J.C. Aldridge [et al.] // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. – 2006. – Vol. 12, No. 1. – P. 148-155.
De Vos, K. Silicon-on-Insulator microring resonator for sensitive and label-free biosensing / K. De Vos, I. Bartolozzi, E. Schacht [et al.] // Optics Express. – 2007. – Vol. 15. – No. 12. – P. 7610-7615.
Schweinsberg, A. An environmental sensor based on an integrated optical whispering gallery mode disk resonator / A. Schweinsberg, S. Hocdé, N.N. Lepeshkin [et al.] // Sensors and Actuators B. – 2007. – Vol. 123, No. 2. – P. 727-732.
Chow, E. Ultracompact biochemical sensor built with two-dimensional photonic crystal microcavity / E. Chow, A. Grot, L.W. Mirkarimi [et al.] // Optics Letters. –2004. – Vol. 28, No. 10. – P. 1093-1095.
Skivesen, N. Photonic-crystal waveguide biosensor / N. Skivesen, A. Têtu, M. Kristensen [et al.] // Optics Express. – 2007. – Vol. 15, No. 6. – P. 3169-3176.
Almeida, V.R. Guiding and confining light in void nanostructure / V.R. Almeida, Q. Xu, C.A. Barrios, M. Lipson // Optics Letters. – 2004. – Vol. 29, No. 11. – P. 1209-1211.
Xu, Q. Experimental demonstration of guiding and confining light in nanometer-size low-refractive-index material / Q. Xu, V.R. Almeida, R.R. Panepucci, M. Lipson // Optics Letters. – 2004. – Vol. 29, No. 14. – P. 1626-1628.
Barrios, C.A. Slot-waveguide biochemical sensor / C.A. Barrios, K.B. Gylfason, B. Sanchez [et al.] // Optics Letters. – 2007. – Vol. 32, No. 21. – P. 3080-3082.
Dell’Olio, F. Optical sensing by optimized silicon slot waveguides / F. Dell’Olio, V.M. Passaro // Optics Express. – 2007. – Vol. 15, No. 8, – P. 4977-4993.
Helfert, S.F. The method of lines: a versatile tool for the analysis of waveguide structures / S.F. Helfert, R. Pregla // Electromagnetics. – 2002. – Vol. 22. – P. 615-637.
Goncharenko, I.A. Analysis of propagation of orthogonally polarized supermode in straight and curved multicore microstructured fibres / I.A. Goncharenko, M. Marciniak // J. Telecommunications and Information Technology. – 2007. – No. 4. – P. 63-69.
Goncharenko, I.A. Optical broadband analog-digital conversion on the base of microring resonator / I.A. Goncharenko, A.K. Esman, V.K. Kuleshov, V.A. Pilipovich // Optics Communications. – 2006. – Vol. 257, No. 1. – P. 54-61.
Published
How to Cite
License
Copyright (c) 2009 Goncharenko I.A., Kireenko V.P., Konoyko A.I.
CC «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0
