ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 5
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ
БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ .................................................................... 11
1.1.1 Классификация биосенсоров .................................................................. 12
1.1.2 Классификация биосенсоров по элементу распознавания .................. 13
1.1.3 Классификация биосенсоров по типу преобразователя ....................... 15
1.2.1 Волоконные брэгговские решетки .......................................................... 19
1.2.2 Поверхностный плазмонный резонанс .................................................. 27
1.2.3 Биосенсоры на основе интерференции .................................................. 29
1.3.1 Термометры на основе волоконных брэгговских решеток .................. 35
1.3.2 Интерферометрические термометры ..................................................... 36
1.3.3 Ультралокальный термодинамический контроль с помощью
наноалмазного термометра-нагревателя ......................................................... 38
1.4.1 Комбинированные структуры интерферометра Фабри – Перо и
волоконных брэгговских решеток ................................................................... 42
1.4.2 Комбинированные структуры интерферометра Фабри – Перо и
адресных брэгговских структур ....................................................................... 43
1.4.3 Конический чувствительный элемент ................................................... 44
ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОМБИНИРОВАННОГО
ДАТЧИКА .......................................................................................................... 51
1.1 Основные принципы и методы определения температуры,
биомаркеров и молекул отдельного типа в образцах .................................... 12
1.2 Волоконно-оптические биосенсоры .......................................................... 18
1.3 Волоконно-оптические датчики температуры ......................................... 33
1.4 Комбинированные торцевые волоконные датчики ................................. 40
1.5 Выводы по главе .......................................................................................... 45
3
2.1.1 Интерферометр Фабри – Перо ................................................................ 53
2.1.2 Волоконная брэгговская решетка ........................................................... 59
2.1.3 Комбинированная структура, состоящая из волоконной брэгговской
решетки и интерферометра Фабри – Перо ..................................................... 68
2.1.4 Алгоритм реализации математической модели .................................... 70
2.3.1 Информационная структура температурного и деформационного
воздействия ........................................................................................................ 78
2.3.2 Информационная структура температурного и химико
биологического воздействия ............................................................................ 79
2.4.1 Чувствительность интерферометра Фабри – Перо ............................... 82
2.4.2 Оценка чувствительности волоконной брэгговской решетки ............. 87
2.4.3 Оценка чувствительности комбинированной структуры .................... 89
ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 94
ГЛАВА 4 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО
ПРОЕКТИРОВАНИЮ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ТОРЦЕВЫХ
СЕНСОРОВ ВЫСОКОЛОКАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ .. 123
2.1 Распространение лазерного излучения через слоистые структуры ....... 52
2.2 Технические требования к условиям работы и системе его опроса ...... 71
2.3 Информационная структура измерительного преобразования. ............. 74
2.4 Оценка чувствительности и погрешностей .............................................. 82
2.5 Выводы по главе .......................................................................................... 92
3.1 Интерферометр Фабри – Перо ................................................................... 95
3.2 Волоконная брэгговская решетка .............................................................. 99
3.3 Комбинированная структура .................................................................... 105
3.4 Температурная зависимость ..................................................................... 116
3.5 Выводы по главе ........................................................................................ 122
4
4.3.1 Интерферометр из боросиликатного стекла........................................ 132
4.3.2 Интерферометр из фотополимерного материала ................................ 133
4.3.3 Ультратонкий полимерный интерферометр ........................................ 135
4.3.4 Интерферометр в виде отрытой полости на торце волокна .............. 136
4.3.5 Торцевой конический интерферометр ................................................. 140
4.3.6 Изготовление комбинированных волоконно-оптических зондов с
коническим торцевым интерферометром Фабри – Перо ............................ 143
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................... 155
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ..................................... 157
ПРИЛОЖЕНИЯ ............................................................................................... 172
