Комбинированные волоконно-оптические сенсоры локального контроля температуры с радиофотонным опросом

Цель исследования - улучшение технико-экономических характеристик малоинвазивных датчиков температуры за счет формирования научно обоснованных принципов построения, исследования функциональных возможностей и границ применимости комбинированных биосенсоров, которые формируются на базе многослойных структур и неоднородностей в оптическом волокне, в качестве которых фигурируют различного рода периодические и квазипериодические брэгговские структуры, интерферометры Фабри – Перо, и различные комбинации таких этих элементов и одновременно обеспечивают наличие узкополосных элементов в спектре отражения, позволяющих осуществлять высокоточный контроль спектрального положения их отклика радиофотонными методами опроса. Выявлены пути и сформулированы принципы улучшения метрологических и технико-экономических характеристик волоконно-оптических сенсорных систем за счет применения в них комбинированных структур, включающих интерферометр Фабри – Перо и квазипериодические брэгговские структуры, в качестве чувствительных элементов, предназначенных для локального измерения температуры, включая контактное измерение температуры в растворах, смесях и биологических объектов. Построена и верифицирована математическая модель прохождения лазерного оптического излучения через слоистые среды, использующая одновременно математический аппарат матриц передачи и коэффициентов прохождения и отражения; показано, что предложенная модель может быть использована для проектирования спектра отражения комбинированных волоконно-оптических чувствительных элементов, состоящих из волоконных брэгговских структур и интерферометра Фабри – Перо. Предложена конфигурация комбинированного сенсора, отличающегося от традиционно используемых тем, что она помимо интерферометра включает в себя однородную и/или квазипериодическую волоконную брэгговскую структуру; выявлена закономерность появления в спектральном отклике комбинированной структуры высокодобротных включений, позволяющих осуществлять опрос ее спектрального положения и изменения формы радиофотонными методами.