Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Влияние показателя преломления, коэффициентов поглощения и рассеяния сред на оптические свойства полых микроструктурных волноводов

Диссертация: Влияние показателя преломления, коэффициентов поглощения и рассеяния сред на оптические свойства полых микроструктурных волноводов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Показано, что зависимость интенсивности сигнала в пучке лазерного излучения, прошедшем по сердцевине полого микроструктурного волновода, заполненного рассеивающей средой от коэффициента рассеяния среды и зависимость интенсивности сигнала в пучке лазерного излучения, прошедшем сквозь протяженную кювету, заполненную той же рассеивающей средой, от коэффициента рассеяния среды эквивалентны… Читать ещё >

Влияние показателя преломления, коэффициентов поглощения и рассеяния сред на оптические свойства полых микроструктурных волноводов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. Микроструктурные оптические волноводы с полой сердцевиной
    • 1. 1. Фотонно-кристаллические волноводы
    • 1. 2. Производство микроструктурных оптических волноводов
      • 1. 2. 1. Обзор материалов, применяемых для производства микроструктурных волноводов
      • 1. 2. 2. Технология изготовления микро- и наноструктурных волноводов
    • 1. 3. Полые микроструктурные оптические волноводы. Микроструктурные волноводы как оптические сенсоры
  • Глава 2. Исследование оптических свойств микроструктурных волноводов с полой сердцевиной
    • 2. 1. Цели и объекты исследования
    • 2. 2. Измерение спектров пропускания полых микроструктурных волноводов
    • 2. 3. Определение пространственных характеристик пучка лазерного излучения на выходе из полых микроструктурных волноводов
    • 2. 4. Измерение величины оптических потерь в полых микроструктурных волноводах
    • 2. 5. Геометрические и оптические параметры исследуемых образцов. полых микроструктурных волноводов
    • 2. 6. Выводы
  • Глава 3. Микроструктурные волоконные датчики. Применение микроструктурных оптических волноводов в фотометрии и рефрактометрии
    • 3. 1. Сенсорные свойства микроструктурных волноводов с круглой формой сердцевины и радиально увеличивающимся диаметром каналов в структурной оболочке
    • 3. 2. Материалы и методы экспериментального исследования
    • 3. 3. Зависимость положения максимумов в спектре пропускания полого микроструктурного волновода от показателя преломления модельной среды
    • 3. 4. Поглощение излучения в полом микроструктурном волноводе. Применение микроструктурных волноводов в качестве протяженной кюветы
    • 3. 5. Влияние коэффициента рассеяния инжектируемой среды на проводимость оптического излучения по полому микроструктурному волноводу
    • 3. 6. Применение полых микроструктурных волноводов с большим периодом решетки структурной оболочки в качестве микрокювет-датчиков
      • 3. 6. 1. Протяженная микрокювета для определения концентрации глюкозы на физиологическом уровне в жидких средах
      • 3. 6. 2. Фотометрическое определение положительной и отрицательной реакций агглютинации эритроцитов с применением полого микроструктурного волновода
    • 3. 7. Выводы

Процесс поиска возможных применений для микрои наноструктурных оптических волноводов начался вслед за появлением первых сообщений о создании таких структур. Наноструктурные волноводы, называемые также фотонно-кристаллическими, успешно применяются в нелинейной оптике для генерации когерентного излучения в пределах широкого диапазона (суперконтинуум), а также для гибкой передачи сверхкоротких лазерных импульсов без значительного уширения.

Перспективная область применения микроструктурных волноводовразработка оптических сенсоров физических и биофизических величин. В наибольшей степени это относится к микроструктурным волноводам с полой сердцевиной. Конструктивные особенности таких волноводов предполагают высокую степень взаимодействия вводимого оптического излучения со средой, заполняющей полые каналы в структуре волновода.

Впервые подобный сенсор был реализован на базе микроструктурного волновода с твердой сердцевиной, в котором излучение, распространяющееся по твердому дефекту за счет полного внутреннего отражения, взаимодействовало в форме экспоненциально затухающей (еванесцентной) волны со средой, заполняющей полые каналы в структурированной оболочке, однако, применение микрои наноструктурных волноводов с полой сердцевиной позволило значительно увеличить долю излучения, которое взаимодействует с анализируемой средой, так как стала возможной инжекция анализируемой среды непосредственно в световедущий дефект.

С точки зрения применения микрои наноструктурных волноводов в качестве оптических датчиков, актуальной задачей является разработка новых конструкций волноводов, изучение их оптических свойств и исследование влияния оптических параметров сред на оптические характеристики волноводов.

Использование микрои наноструктурных волноводов в качестве оптического инструмента исследования биологических объектов предполагает четкое понимание того, каким образом и в какой степени такие эффекты как рассеяние и поглощение оптического излучения в среде, заполняющей каналы волновода, влияют на оптические характеристики волновода (спектральный состав, интенсивность оптического сигнала на выходе).

Целью данной работы является экспериментальное исследование оптических свойств полых микроструктурных волноводов (спектральные характеристики, пространственные характеристики пучка лазерного излучения на выходе, величина оптических потерь) различных геометрических конфигураций, а также исследование влияния оптических параметров сред (показатель преломления, коэффициент поглощения, коэффициент рассеяния), заполняющих внутреннюю структуру волноводов, на их оптические характеристикимодификацию спектральных свойств излучения на выходе.

В рамках работы решались следующие задачи:

• Разработка и изготовление конструкций микроструктурных волноводов (МСВ) с различной топологией структурной оболочки и полым дефектом.

• Разработка методического обеспечения работ, а именно: техника и методики проведения экспериментов с МСВ: получение спектрального состава излучения, профиля пучка излучения, измерение оптических потерь.

• Определение спектральных характеристик образцов полых микроструктурных волноводов.

• Определение пространственных характеристик пучка лазерного излучения на выходе из образцов МСВ.

• Измерение величины оптических потерь в микроструктурных волноводах на длинах волн 532 нм и 633 нм, в зависимости от положения максимумов в спектрах пропускания образцов.

4%.

• Определение оптимальной внутренней геометрии МСВ для измерения показателя преломления сред по результатам исследования линейных оптических свойств микроструктурных волноводов.

• Теоретический расчет сдвига полос в спектре пропускания микроструктурных кювет-датчиков при изменении показателя преломления среды, заполняющей внутренние каналы датчика.

• Разработка экспериментального оснащения для проверки теоретических расчетов с экспериментом на модельных средах с различными значениями показателя преломления.

• Экспериментальная оценка диапазона значений коэффициента поглощения и коэффициента рассеяния среды (при заданной мощности источника зондирующего излучения), для измерения которых применима микроструктурная кювета — датчик.

• Апробация методов измерения в эксперименте по определению количества глюкозы (на уровне физиологических концентраций) в модельной жидкости, и методе регистрации положительной/отрицательной реакции агглютинации эритроцитов при определении группы крови человека с использованием специфичных агглютинирующих сывороток.

Научная новизна работы:

1. Экспериментально показано, что при изменении соотношения показателей преломления материала, из которого изготовлен полый микроструктурный волновод и среды, заполняющей каналы внутренней структуры волновода, происходит смещение максимумов в спектре пропускания волновода, при этом зависимость длин волн максимумов в спектре пропускания микроструктурного волновода от показателя преломления среды, заполняющей каналы волновода, линейная.

2. Получено экспериментальное подтверждение антирезонансного механизма локализации электромагнитных волн в полой сердцевине волновода с большим периодом решетки микроструктурной оболочки.

3. Экспериментально показано, что волноводный эффект в микроструктурных волноводах сохраняется при заполнении их внутренней структуры средой, содержащей рассеиватели оптического излучения.

4. Показано, что увеличение коэффициента поглощения среды, заполняющей полую сердцевину микроструктурного волновода, в некотором диапазоне из спектральной области 400 — 1000 нм инициирует сильное затухание оптического сигнала в волноводе, поэтому полые микроструктурные волноводы могут применятся для измерения низких значений коэффициента поглощения сред в видимом диапазоне спектра.

Полученные в данной работе результаты использовались при выполнении государственных контрактов по ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 — 2013 годы № 02.740.11.0770 «Разработка оптических методов исследования и мониторинга изменений параметров биологических тканей и цельной крови при изменении содержания глюкозы в тканях организма человека и животных», № 14.В37.21.0728 «Развитие физических основ и приложений высокоразрешающей томографической и поляризационной микроскопии для субмикроннного анализа объемной структуры объектов технического и биологического происхождения», № 14.В37.21.0563 «Разработка когерентно-оптических биосенсоров на генетическом, клеточном и организменном уровнях организации», № 14.512.11.0022 «Разработка научно-технических основ бесконтактной терагерцовой диагностики распространенных заболеваний человека на основе исследования спектральных характеристик кожной ткани», «Исследование оптических свойств биологических тканей и крови, направленное на создание фундаментальных основ оптической медицинской диагностики и лазерной терапии» (2012 — 2013 гг), гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки ведущих научных школ Российской Федерации НШ-1177.2012.2, государственных контрактов № 02.740.11.0770 «Разработка оптических методов исследования и мониторинга изменений параметров биологических тканей и цельной крови при изменении содержания глюкозы в тканях организма человека и животных», № 11 027р/20 255 «Разработка наноструктурных халькогенидных волокон», государственного контракта № 6163р/8746 «Новое поколение фотонно-кристаллических волокон с полой сердцевиной для управления фемтосекундным лазерным излучением».

Практическая значимость результатов.

1. Разработаны новые типы микроструктурных волноводов с различной топологией структурной оболочки и полым дефектом;

2. Разработана методика получения калибровочных кривых для измерения показателя преломления и коэффициента поглощения среды с помощью полого микроструктурного волновода;

3. Определена нижняя граница чувствительности микроструктурных юовет-датчиков к изменению показателя преломления;

4. Впервые полый микроструктурный волновод применялся в качестве средства регистрации положительной/отрицательной реакции агглютинации эритроцитов.

5. Разработан метод определения низких концентраций глюкозы (единицы ммоль/л) в жидкости с применением полого микроструктурного волновода в качестве протяженной фотометрической кюветы малого объема (50 мкл). Метод позволяет определять концентрацию глюкозы в аналите на физиологическом уровне (концентрация глюкозы в крови здорового человека в среднем составляет величину 4−7 ммоль/л).

Достоверность результатов.

Все экспериментальные результаты, представленные в работе, подвергались статистической обработке. Экспериментальные данные хорошо согласуются с теоретическими расчетами, все оригинальные результаты воспроизводятся при повторении экспериментов.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту.

1. Полый микроструктурный волновод с круглой формой сердцевины может применяться для измерения показателя преломления среды, заполняющей каналы его внутренней структуры с погрешностью 0,001.

2. При заполнении внутренней структуры полого микроструктурного волновода средой, содержащей частицы, рассеивающие оптическое излучение, волноводный эффект сохраняется, полый микроструктурный волновод может применяться в качестве протяженной фотометрической кюветы малого объема для измерения коэффициентов рассеяния и поглощения сред.

3. Эффективность оксидазного метода определения концентрации глюкозы в биологических жидкостях может быть увеличена при использовании полого микроструктурного волновода вместо стандартной фотометрической кюветы за счет многократного снижения объема пробы, требуемого для получения отклика на присутствие глюкозы в пробе.

Апробация работы.

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих международных конференциях:

• Международная школа для молодых ученых по оптике, лазерной физике и биофотонике (Saratov Fall Meeting 2010), г. Саратов, Россия.

• Optical Sensors and Biophotonics III, Communications and Photonics 2011, Shanghai, China.

• Международная школа для молодых ученых по оптике, лазерной физике и биофотонике (Saratov Fall Meeting 2011), г. Саратов, Россия.

• The 3 rd Topical Meeting on Nanophotonics and Metamaterials (NANOMETA 2011), Seefeld-in-Tirol, Austria.

• Dynamics and Fluctuations in Biomedical Photonics VIII, SPIE Photonics West 2011, San-Francisco, USA.

• Photonic Solutions for Better Health Care III, SPIE Photonics Europe 2012, Brussels, Belgium.

• Dynamics Fluctuations in Biomedical Photonics IX, SPIE Photonics West 2012, San-Francisco, USA.

• Международная школа для молодых ученых по оптике, лазерной физике и биофотонике (Saratov Fall Meeting 2012), г. Саратов, Россия.

• Photonic Solutions for Better Health Care III, SPIE Photonics Europe 2012, Brussels, Belgium.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 10 работ (из них 1 патент и 8 статей в изданиях, входящих в список ВАК):

1. Малинин А. В., Ю. С. Скибина, Н. А. Михайлова, И. Ю. Силохин, М. В. Чайников. Биологический сенсор на базе фотонно-кристаллического световода с полой сердцевиной // Письма в ЖТФ, 2010, том 36, вып. 8, стр. 33−38.

2. Malinin A.V., A. A. Zanishevskaja, Yu. S. Skibina, I. Yu. Silokhin, V. V. Tuchin, V. A. Dubrovskiy, A. A. Dolmashkin. Determination of blood types using a chirped photonic crystal fiber // Proceedings of SPIE Dynamics and Fluctuations in Biomedical Photonics VIII, Vol. 7898, 78981A (2011).

DOI: 10.1117/12.879 794.

3. Малинин A.B., Ю. С. Скибина, В. В. Тучин, М. В. Чайников, В. И. Белоглазов, И. Ю. Силохин, А. А. Занишевская, В. А. Дубровский, А. А. Долмашкин. Применение фотонно-кристаллических волноводов с полой сердцевиной в качестве биологических сенсоров // Журнал Квантовая электроника, 2011, 41 (4), стр. 302−307.

4. Valery V. Tuchin, Julia S. Skibina, Malinin A.V. Photonic crystal fibers in biophotonics // Proc. SPIE, Optical Sensors and Biophotonics III, 8311 ON.

2011) — doi: 10.1117/12.902 647.

5. Malinin A.V., A.A. Zanishevskaja, V. V. Tuchin, Yu. S. Skibina, I. Yu. Silokhin. Oxidase method for glucose determination using long-period grating waveguide // Proceedings of SPIE Dynamics and Fluctuations in Biomedical Photonics IX, Vol. 8222, 82221B (2012), DOI: 10.1117/12.914 547.

6. Malinin A.V., A. A. Zanishevskaja, V. V. Tuchin, Yu. S. Skibina, I. Y. Silokhin. Photonic crystal fibers for food quality analysis // Proceedings of SPIE Biophotonics: Photonic Solutions for Better Health Care III, Vol. 8427, 842 746.

2012), DOI: 10.1117/12.924 096.

7. Занишевская А. А., Малинин A.B., Скибина Ю. С., Тучин В. В., Чайников М. В., Белоглазов В. И., Силохин И. Ю., Ермакова А. М. Анализ фруктовых соков при помощи фотонно-кристаллических волноводов с полой сердцевиной // Известия Саратовского университета. Новая серия. 2012. Т. 12. Сер. Физика, вып. 2, стр. 58−64.

8. Malinin A.V., A. A. Zanishevskaja, V. V. Tuchin, Yu. S. Skibina, I. Yu. Silokhin. Photonic crystal waveguide biosensor // Journal of Innovative Optical Health Sciences, Vol. 6, No. 2 (2013) 1 350 008, DOI: 10.1142/S1793545813500089.

9. Осьмаков М. И., Ермакова A.M., Скибина Ю. С., Белоглазова E.B., Карпова Е. П., Чайников М. В., Малинин А. В., Силохин И. Ю. Фотонно-кристаллический волновод для селективного пропускания оптического излучения // Заявка на патент № 2 013 101 342/20(1 698.

10. А. А. Занишевская, Малинин А. В., Ю. С. Скибина, В. В. Тучин, М. В. Чайников, В. И. Белоглазов, И. Ю. Силохин, А. М. Ермакова. Определение концентрации глюкозы в биологических жидкостях при помощи фотонно-кристаллических волноводов // Оптика и спектроскопия,.

2013, том 115, № 2, с.266−271.

Личный вклад автора.

Личный вклад автора заключается в проведении экспериментов по исследованию оптических и сенсорных свойств микроструктурных волноводов, модификации экспериментальных установок, обработке и интерпретации экспериментальных результатов. Постановка исследовательских задач осуществлялась профессором, д.ф.-м.н. В. В. Тучиным (СГУ им. Чернышевского), старшим научным исследователем, к.ф.-м.н. Скибиной Ю. С. (ООО НПП «Наноструктурные Технологии Стекла», СГУ им. Чернышевского), обсуждение результатов проводилось при участии д.м.н. В. А. Дубровского (СГМУ им. Разумовского), Dr. G. Steinmeyer (Max-Born Institute, Berlin, Germany), Dr A. Bjeoumikhov (Institute for Scientific Instruments, Berlin, Germany), Dr R. Wedell (Institute of Applied Photonics, Berlin, Germany).

Структура и объем работы:

Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения и списка литературы из 136 наименований. Общий объем диссертации составляет 138 страниц текста, иллюстрированного 31 рисунком.

3.7 Выводы.

В представленной главе обобщены результаты исследования сенсорных свойств полых микроструктурных волноводов с периодом решетки структурной оболочки большим длины волны взаимодействующего электромагнитного излучения. Основным результатом работы с модельными средами с различными показателями преломления в полых микроструктурных волноводах является получение зависимости координат локальных максимумов в спектрах пропускания образцов от показателя преломления заполняющей среды. Результаты эксперимента согласуются с теоретическими расчетами и могут рассматриваться как подтверждение резонансного механизма локализации электромагнитных волн в полой сердцевине волновода с большим периодом решетки микроструктурной оболочки. Экспериментально установлена граница чувствительности волновода с радиально увеличивающимся диаметром каналов в структурной оболочке к изменению показателя преломления среды. Показано, что такой волновод может использоваться в качестве волоконного рефрактометра для измерения показателя преломления сред с погрешностью в одну единицу в третьем знаке.

Преимуществом микроструктурного датчика является возможность его применения какд для измерения показателя преломления, так и измерения коэффициента поглощения среды. Несмотря на сложность обработки регистрируемого сигнала и необходимость калибровки микроструктурного датчика, использование такого оптического инструмента позволяет достигнуть высокой чувствительности к изменению коэффициента поглощения среды 0,001 см'1) и значительно сократить расход исследуемого материала за счет малого внутреннего объема датчика. Малый расход аналита существенен при работе с биоматериалом — препараты ДНК, кровь/плазма человека, слезная жидкость, а также с дорогими реагентами. Возможность измерения показателя преломления и коэффициента поглощения среды лежит в основе разрабатываемого метода измерения содержания глюкозы в диапазоне концентраций от десятков и единиц процентов до физиологических концентраций на уровне нескольких ммоль/л.

В главе представлены результаты экспериментальных исследований, проведенных с целью оценить степень влияния рассеивающих свойств среды на пропускание микроструктурного волновода. Основная задача данного исследования — определить насколько сильно негативное влияние рассеяния на волноводный эффект. Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что при инжекции рассеивателей в полую сердцевину волновода, волноводный эффект сохраняется. Интенсивность лазерного излучения на выходе из полого микроструктурного волновода снижается с ростом концентрации рассеивателей, однако, ослабление сигнала происходит подобным образом и при прохождении коллимированного лазерного пучка через стандартную протяженную кювету, заполненную модельной средой. Результаты исследования показывают, что полые микроструктурные волноводы могут применяться в качестве протяженных кювет в фотометрии. В ходе выполнения данной работы был разработан метод автоматической регистрации положительной/отрицательной реакции агглютинации эритроцитов при смешивании со специфичными агглютинирующими сыворотками. Метод основан на фотометрии с применением полого микроструктурного волновода в качестве кюветы-реактора и позволяет значительно сократить объем биопробы и объем реагентов, требуемый для проведения анализа.

Заключение

.

В заключение перечислим основные результаты исследований, выполненных в рамках диссертационной работы:

• Разработаны конструкции, технологии и изготовлены полые микроструктурные волноводы с различной топологией внутренней структуры (10 конструкций с дифференцируемой структурой оболочки и типо-размерным набором);

• Проведено исследование оптических свойств МСВ из различных типо-размерных линеек. Определен спектральный состав распространяющегося по волноводам оптического излучения, пространственные характеристики лазерного излучения на выходе, измерена величина оптических потерь;

• Показано, что МСВ с полой сердцевиной круглый формы и толщиной резонансного слоя 1−3 мкм обладает спектром пропускания, схожим со спектром отражения эталона Фабри-Перо, в котором присутствует несколько четко выраженных узких пиков интенсивности. На примере микроструктурных волноводов с различными толщинами резонансного слоя диэлектрика в структурной оболочке экспериментально показано, что количество пиков в заданном спектральном и ширина пиков зависит от толщины резонансного слоя диэлектрика, а также от показателя преломления материала, из которого изготовлен волновод.

• Получены линейные зависимости координат локальных максимумов в спектре пропускания МСВ от показателя преломления среды, заполняющей его внутреннюю структуру (спектральный отклик на изменение показателя преломления). Показано, что полые микроструктурные волноводы могут применяться в качестве датчиков показателя преломления сред.

• Исследовано влияние изменения коэффициента поглощения среды, заполняющей полую сердцевину МСВ, на спектральный состав излучения, проходящего по волноводу.

• Показано, что зависимость интенсивности сигнала в пучке лазерного излучения, прошедшем по сердцевине полого микроструктурного волновода, заполненного рассеивающей средой от коэффициента рассеяния среды и зависимость интенсивности сигнала в пучке лазерного излучения, прошедшем сквозь протяженную кювету, заполненную той же рассеивающей средой, от коэффициента рассеяния среды эквивалентны. Волноводный эффект сохраняется вплоть до достижения значений коэффициента рассеяния среды, заполняющей волновод, при которых интенсивность излучения в коллимированном пучке, проходящем через заполненную средой протяженную кювету, стремится к нулю.

• Полые микроструктурные волноводы впервые применялись в качестве протяженных фотометрических кювет. Получен оптический отклик на изменение концентрации глюкозы на физиологическом уровне при использовании специального буферно-ферментного раствора-индикатора глюкозы и полого микроструктурного волновода.

• Полый микроструктурный волновод применен впервые в качестве микрокюветы-реактора для фотометрического определения положительной/отрицательной реакции агглютинации эритроцитов при определении группы крови человека.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Yu.S. Skibina, V.V. Tuchin, V.I. Beloglazov, G. Steinmeyer, J. Bethge, R. Wedell, N. Langhoff. 2011. Photonic crystal fibers in biomedical investigations. Quantum Electron. 41 (4): 284 301.
  2. V.V. Tuchin. 2007. Tissue Optics: Light Scattering Methods and Instruments for Medical Diagnosis, second edition. SPIE Press.
  3. A.M. 2011. Microstructure fibers in biophotonics in Handbook of Biophotonics, ed. Popp J., Tuchin V.V., Chiou A., Heinemann S.H. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
  4. Joannopoulos J. D., Meade R. D., Winn J. N., Photonic crystals // UK: Princeton Press, 1995.
  5. , О. E., & Павлова, Е. Г. (2004). Фотонно-кристаллические волокнаХЮШ^А^Е Russian edition, № 3, 47−53.
  6. С.В. Гапоненко, Н. Н. Розанов, E.JI. Ивченко и др. Оптика наноструктур. С.-Петербург, гос. ун-т информ. технол., механики и оптики, Гос. оптический ин-т им. С. И. Вавилова. СПб.: Недра, 2005. — 326 с.
  7. М. 1999. Nano-Optics in the Biological World: Beetles, Butterflies, Birds, and Moths. Chem. Rev., 99 (7): 1935−62.
  8. A.R. 2000. 515 million years of structural colour. J. Opt. A: Pure Appl. Opt., 6(2): R15.
  9. D. В., Bishop M. F. andMcMullen T. 1998. A Lattice Model for Computing the Transmissivity of the Cornea and Sclera. Biophysical Journal, 75 (5): 2520−31.
  10. P. 1983. Colloidal crystals. Contemporary Physics, 24 (1): 25−73.
  11. R.C., Smith K. 1957. A Crystallizable Insect Virus. Nature, 45: 119−20.
  12. Cregan, R. F., Mangan, B. J., Knight, J. C., Birks, T. A., Russell, P. S. J., Roberts, P. J., & Allan, D. C. (1999). Single-mode photonic band gap guidance of light in air. Science, 285(5433), 1537−1539.
  13. , J. С., Broeng, J., Birks, T. A., & Russell, P. S. J. (1998). Photonic band gap guidance in optical fibers. Science, 282(5393), 1476−1478.
  14. Brechet, F., Roy, P., Marcou, J., & Pagnoux, D. (2000). Single-mode propagation into depressed-core-index photonic-bandgap fibre designed for zero-dispersion propagation at short wavelengths. Electronics Letters, 36(6), 514−515.
  15. Knight, J. C., Birks, T. A., Russell, P. S. J., & Atkin, D. M. (1996). All-silica single-mode optical fiber with photonic crystal cladding. Optics letters, 21(19), 1547−1549.
  16. В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях, 2-е изд., М., Физматлит (2010).
  17. Ноо Y. L., Jin W., Shi С., Но Н. L., Wang D. N., Ruan S. С. 2003. Design and Modeling of a Photonic Crystal Fiber Gas Sensor. Applied Optics, 42 (18): 3509−15.
  18. M. В., Magalhaes F., Carvalho J. P., Frazao O., Araujo F. M., Santos J. L., Ferreira L. A. 2008. Recent Advances on Optical Sensing Using Photonic Crystal Fibers. AIP Conf. Proc. 1055: 39−42.
  19. С. M. В., Franco M. A. R., Chesini G., Barretto E. C. S., Lwin R., Brito Cruz С. H., Large M. C. J. 2006. Microstructured-core optical fibre for evanescent sensing applications. Opt. Express, 14 (26): 13 056−66.
  20. Russell P.St.J. 2006. Photonic-Crystal Fibers. Journal of Lightwave Technology, 24 (12): 4729−49.
  21. Bureau В., Zhang X. H., Smektala F., Adam J.-L., Troles J. Hong-li Ma, Boussard-Pledel C., Lucas J., Lucas P., Le Coq D., Riley M. R., Simmons J.H.2004. Recent advances in chalcogenide glasses. Journal of Non-Crystalline Solids 345&346: 276−283
  22. A. M. 2008. Colors of thin films, antiresonance phenomena in optical systems, and the limiting loss of modes in hollow optical waveguides. Phys. Usp., 51: 591−600.
  23. Tao, N. J., Boussaad, S., Huang, W. L., Arechabaleta, R. A., & DAgnese, J. (1999). High resolution surface plasmon resonance spectroscopy. Review of Scientific Instruments, 70(12), 4656−4660.
  24. Monzon-Hernandez, D., & Villatoro, J. (2006). High-resolution refractive index sensing by means of a multiple-peak surface plasmon resonance optical fiber sensor. Sensors and Actuators B: Chemical, 115(1), 227−231.
  25. Suzuki, A., Kondoh, J., Matsui, Y., Shiokawa, S., & Suzuki, K. (2005). Development of novel optical waveguide surface plasmon resonance (SPR) sensor with dual light emitting diodes. Sensors and Actuators B: Chemical, 106(1), 383 387.
  26. Chien, F. C., Lin, C. Y., Yih, J. N., Lee, K. L., Chang, C. W., Wei, P. K.,. & Chen, S. J. (2007). Coupled waveguide-surface plasmon resonance biosensor with subwavelength grating. Biosensors and Bioelectronics, 22(11), 2737−2742.
  27. Dostalek, J., Homola, J., & Miler, M. (2005). Rich information format surface plasmon resonance biosensor based on array of diffraction gratings. Sensors and Actuators B: Chemical, 107(1), 154−161.
  28. Nenninger, G. G., Tobiska, P., Homola, J., & Yee, S. S. (2001). Longrange surface plasmons for high-resolution surface plasmon resonance sensors. Sensors and Actuators B: Chemical, 74(1), 145−151.
  29. R., Homola J. (2007) Ultrahigh resolution long range surface plasmon-based sensor. Sens. Actuators B: Chemical, 123 (10), 10−12.
  30. Shumaker-Parry, J. S., & Campbell, C. T. (2004). Quantitative methods for spatially resolved adsorption/desorption measurements in real time by surface plasmon resonance microscopy. Analytical chemistry, 76(4), 907−917.
  31. Piliarik, M., Vaisocherova, H., & Homola, J. (2005). A new surface plasmon resonance sensor for high-throughput screening applications. Biosensors and Bioelectronics, 20(10), 2104−2110.
  32. Chinowsky, T. M., Grow, M. S., Johnston, K. S., Nelson, K., Edwards, T., Fu, E., & Yager, P. (2007). Compact, high performance surface plasmon resonance imaging system. Biosensors and Bioelectronics, 22(9), 2208−2215.
  33. Lee, H. J., Nedelkov, D., & Corn, R. M. (2006). Surface plasmon resonance imaging measurements of antibody arrays for the multiplexed detection of low molecular weight protein biomarkers. Analytical chemistry, 78(18), 65 046 510.
  34. Kuo, W. C., Chou, C., & Wu, H. T. (2003). Optical heterodyne surface-plasmon resonance biosensor. Optics letters, 28(15), 1329−1331.
  35. Nelson, B. P., Grimsrud, T. E., Liles, M. R., Goodman, R. M., & Corn, R. M. (2001). Surface plasmon resonance imaging measurements of DNA and RNA hybridization adsorption onto DNA microarrays. Analytical Chemistry, 73(1), 1−7.
  36. Yua X., Zhanga Y., Kwokb Y. C., Shumc P. 2010. Highly sensitive photonic crystal fiber based absorption spectroscopy. Sensors and Actuators B: Chemical, 145: 110−3.
  37. Chung, J. W., Bernhardt, R., & Pyun, J. C. (2006). Additive assay of cancer marker CA 19−9 by SPR biosensor. Sensors and Actuators B: Chemical, 118(1), 28−32.
  38. , Y., & Iwata, H. (2007). Label-free immunosensing for a-fetoprotein in human plasma using surface plasmon resonance. Analytical biochemistry, 365(2), 201−207.
  39. Taylor, A. D., Yu, Q., Chen, S., Homola, J., & Jiang, S. (2005). Comparison of E-coli 0157: H7 preparation methods used for detection with surface plasmon resonance sensor. Sensors and Actuators B: Chemical, 107(1), 202−208.
  40. Oh, B. K., Kim, Y. K., Park, K. W., Lee, W. H., & Choi, J. W. (2004). Surface plasmon resonance immunosensor for the detection of Salmonella typhimurium. Biosensors and Bioelectronics, 19(11), 1497−1504.
  41. Waswa, J. W., Debroy, C., & Irudayaraj, J. (2006). Rapid detection of Salmonella enteritidis and Escherichia coli using surface plasmon resonance biosensor. Journal of food process engineering, 29(4), 373−385.
  42. Weisser, M., Tovar, G., Mittler-Neher, S., Knoll, W., Brosinger, F., Freimuth, H., M. Lacher, Ehrfeld, W. (1999). Specific bio-recognition reactions observed with an integrated Mach-Zehnder interferometer. Biosensors and Bioelectronics, 14(4), 405−411.
  43. , A. (1997). Differential refractometry by an integrated-optical Young interferometer. Sensors and Actuators B: Chemical, 39(1), 266−271.
  44. Ymeti, A., Kanger, J. S., Greve, J., Lambeck, P. V., Wijn, R., & Heideman, R. G. (2003). Realization of a multichannel integrated Young interferometer chemical sensor. Applied optics, 42(28), 5649−5660.
  45. Ymeti A., Greve J., Lambeck P.V., Wink T., vanHovell S., Beumer T.A.M., Wijn R.R., Heideman R.G., Subramaniam V. (2007). Fast, ultrasensitive virus detection using a Young interferometer sensor. Nano letters, 7(2), 394−397.
  46. Schneider, B. H., Edwards, J. G., Hartman, N. F. (1997). Hartman interferometer: versatile integrated optic sensor for label-free, real-time quantification of nucleic acids, proteins, and pathogens. Clinical chemistry, 43(9), 1757−1763.
  47. Schneider, B. H., Dickinson, E. L., Vach, M. D., Hoijer, J. V., & Howard, L. V. (2000). Highly sensitive optical chip immunoassays in human serum. Biosensors and Bioelectronics, 15(1), 13−22.
  48. Lin, V. S. Y., Motesharei, K., Dancil, K. P. S., Sailor, M. J., & Ghadiri, M. R. (1997). A porous silicon-based optical interferometric biosensor. Science, 278(5339), 840−843.
  49. Zhao, M., Nolte, D., Cho, W., Regnier, F., Varma, M., Lawrence, G., & Pasqua, J. (2006). High-speed interferometric detection of label-free immunoassays on the biological compact disc. Clinical chemistry, 52(11), 21 352 140.
  50. , Z., & Bornhop, D. J. (2005). Dual-capillary backscatter interferometry for high-sensitivity nanoliter-volume refractive index detection with density gradient compensation. Analytical chemistry, 77(24), 7872−7877.
  51. Markov, D. A., Swinney, K., & Bornhop, D. J. (2004). Label-free molecular interaction determinations with nanoscale interferometry. Journal of the American Chemical Society, 126(50), 16 659−16 664.
  52. Watts, H. J., Lowe, C. R., & Pollard-Knight, D. V. (1994). Optical biosensor for monitoring microbial cells. Analytical chemistry, 66(15), 24 652 470.
  53. Zourob, M., Mohr, S., Treves Brown, B. J., Fielden, P. R., McDonnell, M. B., & Goddard, N. J. (2005). An integrated metal clad leaky waveguide sensor for detection of bacteria. Analytical chemistry, 77(1), 232−242.
  54. Skivesen, N., Horvath, R., Thinggaard, S., Larsen, N. B., & Pedersen, H. C. (2007). Deep-probe metal-clad waveguide biosensors. Biosensors and Bioelectronics, 22(7), 1282−1288.
  55. Horvath, R., Pedersen, H. C., Skivesen, N., Selmeczi, D., & Larsen, N. B. (2003). Optical waveguide sensor for on-line monitoring of bacteria. Optics letters, 28(14), 1233−1235.
  56. Y. Wang, H. Li, Zp. Cao, T. i Yu, Q. Shen, and Y. He (2008) Oscillating wave sensor based on the Goos-Hanchen effect. Appl. Phys. Lett., 92, 61 117.
  57. Chao, C. Y., Fung, W., & Guo, L. J. (2006). Polymer microring resonators for biochemical sensing applications. Selected Topics in Quantum Electronics, IEEE Journal of, 12(1), 134−142.
  58. De Vos, K., Bartolozzi, I., Schacht, E., Bienstman, P., & Baets, R. (2007). Silicon-on-Insulator microring resonator for sensitive and label-free biosensing.Opt. Express, 15(12), 7610−7615.
  59. Barrios, C. A., Gylfason, K. B., Sanchez, B., Griol, A., Sohlstrom, H., Holgado, M., & Casquel, R. (2007). Slot-waveguide biochemical sensor. Optics letters, 32(21), 3080−3082.
  60. Ramachandran, A., Wang, S., Clarke, J., Ja, S. J., Goad, D., Wald, L.,. & Little, B. E. (2008). A universal biosensing platform based on optical micro-ring resonators. Biosensors and Bioelectronics, 23(7), 939−944.
  61. , A., & Lin, Y. (2005). Integrated optics ring-resonator sensors for protein detection. Optics letters, 30(24), 3344−3346.
  62. Barrios, C. A., Banuls, M. J., Gonzalez-Pedro, V., Gylfason, K. B., Sanchez, B., Griol, A.,. & Casquel, R. (2008). Label-free optical biosensing with slot-waveguides. Optics letters, 33(7), 708−710.
  63. Hanumegowda, N. M., Stica, C. J., Patel, B. C., White, I., & Fan, X. (2005). Refractometric sensors based on microsphere resonators. Applied Physics Letters, 87(20), 201 107−201 107.
  64. Vollmer, F., Arnold, S., Braun, D., Teraoka, I., & Libchaber, A. (2003). Multiplexed DNA quantification by spectroscopic shift of two microsphere cavities. Biophysical Journal, 85(3), 1974−1979.
  65. Zhu, H., Suter, J. D., White, I. M., & Fan, X. (2006). Aptamer based microsphere biosensor for thrombin detection. Sensors, 6(8), 785−795.
  66. Arnold, S., Ramjit, R., Keng, D., Kolchenko, V., & Teraoka, I. (2008). Microparticle photophysics illuminates viral bio-sensing. Faraday discussions, 137 (0), 65−83.
  67. Ren, H. C., Vollmer, F., Arnold, S., & Libchaber, A. (2007). High-Q microsphere biosensor-analysis for adsorption of rodlike bacteria. Opt. Express, 15(25), 17 410−17 423.
  68. Fan, X., White, I. M., Zhu, H., Suter, J. D., & Oveys, H. (2007, February). Overview of novel integrated optical ring resonator bio/chemical sensors. In Proc. SPIE (Vol. 6452, p. 64520M).
  69. Suter, J. D., White, I. M., Zhu, H., Shi, H., Caldwell, C. W., & Fan, X. (2008). Label-free quantitative DNA detection using the liquid core optical ring resonator. Biosensors and Bioelectronics, 23(7), 1003−1009.
  70. Zhu, H., White, I. M., Suter, J. D., Dale, P. S., & Fan, X. (2007). Analysis of biomolecule detection with optofluidic ring resonator sensors. Opt. Express, 15(15), 9139−9146.
  71. Zhu, H., White, I. M., Suter, J. D., Zourob, M., & Fan, X. (2008). Optofluidic micro-ring resonator for sensitive label-free viral detection. Analyst, 133(3), 356−360.
  72. Schroeder, K., Ecke, W., Mueller, R., Willsch, R., & Andreev, A. (2001). A fibre Bragg grating refractometer. Measurement Science and technology, 12(7), 757.
  73. Smith, K. H., Ipson, B. L., Lowder, T. L., Hawkins, A. R., Selfridge, R. H., & Schultz, S. M. (2006). Surface-relief fiber Bragg gratings for sensing applications. Applied optics, 45(8), 1669−1675.
  74. Lowder, T. L., Gordon, J. D., Schultz, S. M., & Selfridge, R. H. (2007). Volatile organic compound sensing using a surface-relief D-shaped fiber Bragg grating and a polydimethylsiloxane layer. Optics letters, 32(17), 2523−2525.
  75. Liang, W., Huang, Y., Xu, Y., Lee, R. K., & Yariv, A. (2005). Highly sensitive fiber Bragg grating refractive index sensors. Applied Physics Letters, 86(15), 151 122−151 122.
  76. Chryssis, A. N., Lee, S. M., Lee, S. B., Saini, S. S., & Dagenais, M. (2005). High sensitivity evanescent field fiber Bragg grating sensor. Photonics Technology Letters, IEEE, 17(6), 1253−1255.
  77. Rindorf, L. H., Jensen, J. B., Dufva, H. M., Pedersen, L. H., Hoiby, P. E., & Bang, O. (2006). Photonic crystal fiber long-period gratings for biochemical sensing. Optics Express, 14(18), 8224−8231.
  78. Delisa, M. P., Zhang, Z., Shiloach, M., Pilevar, S., Davis, C. C., Sirkis, J. S., & Bentley, W. E. (2000). Evanescent wave long-period fiber bragg grating as an immobilized antibody biosensor. Analytical chemistry, 72(13), 2895−2900.
  79. Xu, F., Horak, P., & Brambilla, G. (2007). Optical microfiber coil resonator refractometric sensor: erratum. Optics Express, 15(15), 9385−9385.
  80. Tazawa, H., Kanie, T., & Katayama, M. (2007). Fiber-optic coupler based refractive index sensor and its application to biosensing. Applied Physics Letters, 91(11), 113 901−113 901.
  81. Wei, T., Han, Y., Tsai, H. L., & Xiao, H. (2008). Miniaturized fiber inline Fabry-Perot interferometer fabricated with a femtosecond laser. Optics letters, 33(6), 536−538.
  82. Wang, X., Cooper, K. L., Wang, A., Xu, J., Wang, Z., Zhang, Y., & Tu, Z. (2006). Label-free DNA sequence detection using oligonucleotide functionalized optical fiber. Applied physics letters, 89(16), 163 901−163 901.
  83. Zhang, Y., Shibru, H., Cooper, K. L., & Wang, A. (2005). Miniature fiberoptic multicavity Fabry-Perot interferometric biosensor. Optics letters, 30(9), 1021−1023.
  84. Cunningham, B., Li, P., Lin, B., & Pepper, J. (2002). Colorimetric resonant reflection as a direct biochemical assay technique. Sensors and Actuators B: Chemical, 81(2), 316−328.
  85. Li, P. Y., Lin, B., Gerstenmaier, J., & Cunningham, B. T. (2004). A new method for label-free imaging of biomolecular interactions. Sensors and Actuators B: Chemical, 99(1), 6−13.
  86. Loncar, M., Scherer, A., & Qiu, Y. (2003). Photonic crystal laser sources for chemical detection. Applied Physics Letters, 82(26), 4648−4650.
  87. Chow, E., Grot, A., Mirkarimi, L. W., Sigalas, M., & Girolami, G. (2004). Ultracompact biochemical sensor built with two-dimensional photonic crystal microcavity. Optics letters, 29(10), 1093−1095.
  88. Lee, M., Fauchet, P. M. (2007). Two-dimensional silicon photonic crystal based biosensing platform for protein detection. Opt. Express, 15(8), 4530−4535.
  89. N., Tetu A., Kristensen M., Kjems J., Frandsen L. H., Borel P. I. (2007). Photonic-ciystal waveguide biosensor. Opt. Express, 15 (6): 3169−76.
  90. , S., & Erickson, D. (2008). Nanoscale optofluidic sensor arrays. Optics express, 16(3), 1623.
  91. B.B., Скибина Ю. С., Белоглазов В.И, Чайников М. В., Скибина Н. Б., Михайлова Н. А, Жестков П. М., Силохин И. Ю. Сенсорные свойства фотонно-кристаллического волновода с полой сердцевиной. Письма в ЖТФ, 34 (15), 63 (2008).
  92. А.В., Ю.С. Скибина, Н. А. Михайлова, И.Ю. Силохин, М. В. Чайников. (2010) Биологический сенсор на базе фотонно-кристаллического световода с полой сердцевиной // Письма в ЖТФ, том 36, вып. 8, стр. 33−38.
  93. Сох F. M., Argyros A., Large M. С. J. 2006. Liquid-filled hollow core microstructured polymer optical fiber. Opt. Express, 14 (9): 4135−40.
  94. Cox F. M., Lwin R., Large M. C. J., Cordeiro C. M. B. 2007. Opening up optical fibres. Opt. Express, 15 (19): 11 843−8.
  95. O. S. 2004. Fiber-Optic Chemical Sensors and Biosensors. Anal. Chem., 76: 3269−84.
  96. O. S. 2008. Fiber-Optic Chemical Sensors and Biosensors. Anal. Chem., 80: 4269−83.
  97. G. C., Mignani A. G., Cacciari I., Brenci M. 2009. Fiber and integrated optics sensors: fundamentals and applications. An introduction to optoelectronic sensors, 7: 1−33.
  98. Pinto A.M. R., Lopez-Amo M. 2012. Photonic Crystal Fibers for Sensing Applications. Hindawi Publishing Corporation Journal of Sensors, 1:1−21.
  99. Bosch M. E., Sanchez A. J. R., Rojas F. S., Ojeda C. B. 2007. Recent Development in Optical Fiber Biosensors. Sensors, 7: 797−859.
  100. Passaro V. M. N., Dell’Olio F., Casamassima B., Leonardis F. 2007. Guided-Wave Optical Biosensors. Sensors, 7: 508−36.
  101. Cubillas A. M., Lazaro J. M., Conde O. M., Petrovich M. N., Lopez-Higuera J. M. 2009. Gas Sensor Based on Photonic Crystal Fibres in the 2u3 and v2 + 2u3 Vibrational Bands of Methane. Sensors, 9: 6261−72.
  102. Hoo Y.L., Jin W., Ho H.L., Wang D.N., Windeler R.S. 2002. Evanescent-wave gas sensing using microstructure fiber. Opt. Eng., 41(l):8−9.
  103. Yua X., Zhanga Y., Kwokb Y. C., Shumc P. 2010. Highly sensitive photonic crystal fiber based absorption spectroscopy. Sensors and Actuators B: Chemical, 145: 110−3.
  104. S. O., Zheltikov A. M., Scalora M. 2005. Photonic-crystal fiber as a multifunctional optical sensor and sample collector. Opt. Express, 13 (9): 34 549.
  105. S., Barth M., Benson O. 2007. Highly efficient fluorescence sensing with hollow core photonic crystal fibers. Opt. Express, 15 (20): 12 783−91.
  106. К. N., Alameh L. V., Chung Y. 2010. Cladding modes analysis of photonics crystal fiber for refractive index sensors using Finite Element method. Proc. CLEO, JWA59 JWA60.
  107. Unterkofler S., Garbos M., Euser T. and Russell P. 2012. Long-distance laser propulsion and deformation monitoring of cells in optofluidic photonic crystal fiber. J. Biophotonics, 1−10.
  108. Волоконно-оптическая техника: современное состояние и новые перспективы. Под ред. Дмитриева С. А. и Слепова Н. Н. М.: Техносфера, 2010. 608 с.
  109. Skibina J.S., Iliew R., Bethge J., Bock M., Ficher D., Beloglazov V. I., Wedell R. and Scheinmeyer G. 2008. A chirped photonic crystal fiber. Nature Photonics, 2: 679−83.
  110. J., Hoiby P., Emiliyanov G., Bang O., Pedersen L., Bjarklev A. 2005. Selective detection of antibodies in microstructured polymer optical fibers. Opt. Express, 13 (15): 5883−9.
  111. А. В., Beloglazov V. I., Zheltikov A. M. 2012. Structure-integrated arrays of hollow waveguides for sensor devices. Nanotechnologies in Russia, 3(l):58−63.
  112. N. M. Litchinitser, A. K. Abeeluck, C. Headley, and B. J. Eggleton. Antiresonant reflecting photonic crystal optical waveguides. (2002). OPTICS LETTERS, Vol. 27, No. 18, 1592 1594.
  113. .В. Рефрактометрические методы химии. Л.: Химия, 1983. 352 с.
  114. Г. А. Антонова Л.А. Фармацевтическая химия. М.: Медицина, 1985. 480 с.
  115. Н. J. 2009. Photodynamic therapy an update on clinical applications. J. Innov. Opt. Health Sei., 2 (1): 73.
  116. A.B., Chernova S.P., Papazoglou T.G., Tuchin V.V. (2002). Tissue phantoms // Handbook of Optical Biomedical Diagnostics / V.V.Tuchin, editor. Bellingham: SPIE Press,. P.311−352.
  117. A.G., Naats E.I., Oppel U.G. (1988). Scattering of Light by a Red Blood Cell. J. Biomed. Opt. 3(3), 364−372.
  118. В.В. (1997). Исследование биотканей методами светорассеяния. Успехи физических наук, 167, 517−539.
  119. Joseph М. Schmitt and Gitesh Kumar. (1988). Applied Optics, 37 (13), 2788−2797.
  120. M. Meinke, G. Muller, J. Helfmann, M. Friebel. (2007). Empirical model functions to calculate hematocrit-dependent optical properties of human blood. Applied Optics, 46 (10), 1742−1753.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!