Сидоров А.И. Сенсорная фотоника

Учеб. пособие. – СПб: Университет ИТМО, 2019. – 96 с.Целью настоящего учебного пособия является формирование у студентов представлений о принципах функционирования, структуре и областях применения оптических датчиков. Основное внимание уделено волоконным датчикам и сенсорам. Описаны также интегрально-оптические сенсоры. Приведены конкретные примеры различных типов оптических датчиков. Часть экспериментальных результатов, представленных в учебном пособии, получена на кафедре ОТиМ Университета ИТМО.
Рекомендовано федеральным учебно-методическим объединением в системе высшего образования по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки 12.00.00 Фотоника, приборостроение, оптические и биотехнические системы и технологии в качестве учебного пособия для реализации образовательных программ высшего образования бакалавриата по направлению 12.03.03 “Фотоника и оптоинформатика” при изучении дисциплин «Сенсорная фотоника», «Основы фотоники» и «Нанофотоника и наноплазмоника», протоколом №1 от «22» «марта» 2019 г.Оглавление
Введение
Общие сведения об оптических датчиках
Принципы преобразования неоптических величин в оптические сигналы
Достоинства волоконно-оптических датчиков
Области применения волоконно-оптических датчиков
Основные принципы построения волоконно-оптических датчиков
Оптические волноводы и волокна
Законы оптики, приводящие к каналированию электромагнитных волн в волноводах
Классификация и типы оптических волноводов
Методы математического описания оптических волноводов
Оптические эффекты, используемые в волоконных датчиках и сенсорах
Линейный электрооптический эффект Поккельса
Электрострикционный эффект
Термооптические эффекты
Эффект Допплера
Эффект Саньяка
Спектральный сдвиг плазмонного резонанса металлических наночастиц при изменении показателя преломления среды
Спектральный сдвиг резонансов в интегрально-оптических резонаторах и волоконных фильтрах
Люминесценция молекулярных кластеров и наночастиц в присутствии химических примесей
Примеры волоконно - оптических датчиков
Датчики электрических и магнитных полей и силы электрического тока
Датчики температуры
Датчики температуры на основе излучения нагретого тела
Датчики температуры на основе спектрального сдвига резонанса при температурном изменении показателя преломления
Датчики температуры на основе сдвига края полосы поглощения полупроводников
Люминесцентные датчики температуры
Датчик температуры на основе узлового резонатора
Датчики показателя преломления окружающей среды
Датчик показателя преломления на основе нарушения полного внутреннего отражения
Датчик показателя преломления на основе спектрального сдвига резонанса волоконной брэгговской решетки
Датчик показателя преломления на основе волоконного петлевого резонатора
Датчики показателя преломления на основе устройств наноплазмоники
Датчик показателя преломления на основе матрицы наноотверстий в металлической пленке
Датчики показателя преломления на основе резонаторов с модами шепчущей галереи
Микрофлюидный датчик показателя преломления с волоконным интерферометром Фабри-Перо
Датчики давления и перемещения, силы
Химические и биосенсоры на основе люминесцентных молекулярных кластеров и наночастиц
УФ дозиметры и датчики искрения со спектральным преобразованием излучения
Дозиметры УФ излучения со спектральным преобразованием
Дозиметры УФ излучения с двойным спектральным преобразованием
Датчики на основе комбинационного (рамановского) рассеяния
Высокочастотная рамановская спектроскопия
Низкочастотная рамановская спектроскопия
Рамановская спектроскопия с рассеянием, усиленным поверхностью (SERS)
Усиление рамановского рассеяния при плазмонном резонансе в металлических наночастицах
Усиление рамановского рассеяния на шероховатой поверхности металла
Усиление рамановского рассеяния плазмонными наноантеннами
Усиление рамановского рассеяния фрактальными плазмонными наноструктурами
Заключение
Список литературы