RU2804259C1 - Photoexcited waveguide laser sensor for determining presence of oxygen in gaseous environment - Google Patents
Photoexcited waveguide laser sensor for determining presence of oxygen in gaseous environment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2804259C1 RU2804259C1 RU2023116370A RU2023116370A RU2804259C1 RU 2804259 C1 RU2804259 C1 RU 2804259C1 RU 2023116370 A RU2023116370 A RU 2023116370A RU 2023116370 A RU2023116370 A RU 2023116370A RU 2804259 C1 RU2804259 C1 RU 2804259C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- film
- oxygen
- waveguide
- thin
- Prior art date
Links
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 19
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- VLZLOWPYUQHHCG-UHFFFAOYSA-N nitromethylbenzene Chemical compound [O-][N+](=O)CC1=CC=CC=C1 VLZLOWPYUQHHCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- DYSXLQBUUOPLBB-UHFFFAOYSA-N 2,3-dinitrotoluene Chemical compound CC1=CC=CC([N+]([O-])=O)=C1[N+]([O-])=O DYSXLQBUUOPLBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SPSSULHKWOKEEL-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-trinitrotoluene Chemical compound CC1=C([N+]([O-])=O)C=C([N+]([O-])=O)C=C1[N+]([O-])=O SPSSULHKWOKEEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000220317 Rosa Species 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002098 polyfluorene Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000015 trinitrotoluene Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области оптики, в частности оптическим датчикам, и может быть использовано в целях мониторинга экологической безопасности, в системах безопасности для химической промышленности, нефтегазовой промышленности, в биомедицине.The invention relates to the field of optics, in particular optical sensors, and can be used for monitoring environmental safety, in security systems for the chemical industry, oil and gas industry, and in biomedicine.
Оптические хемосенсоры характеризуются следующими параметрами: высокая чувствительность; возможность бесконтактного обнаружения; высокая помехозащищенность; нечувствительность к электромагнитным полям (не оптической частоты); нечувствительность к радиационным полям; способность передавать аналитический сигнал без искажения на большие расстояния; высокая плотность передачи данных; стойкость к вредным воздействиям окружающей среды; применимость интегральных технологий.Optical chemosensors are characterized by the following parameters: high sensitivity; possibility of contactless detection; high noise immunity; insensitivity to electromagnetic fields (not optical frequency); insensitivity to radiation fields; the ability to transmit an analytical signal without distortion over long distances; high data density; resistance to harmful environmental influences; applicability of integrated technologies.
Среди множества различных датчиков в последнее время все большее распространение получают так называемые интегрально-оптические химические сенсоры. В них в свою очередь используются также различные принципы: абсорбционные, люминесцентные и др. Приборы такого типа предназначены определять наличие и детектирование химических соединений в окружающей среде, что важно для химической промышленности, нефтегазовой промышленности (добыча, транспортировка, хранение), экологии, медицины, военных технологий и др.Among the many different sensors, so-called integrated optical chemical sensors have recently become increasingly widespread. They, in turn, also use various principles: absorption, luminescent, etc. Devices of this type are designed to determine the presence and detection of chemical compounds in the environment, which is important for the chemical industry, oil and gas industry (production, transportation, storage), ecology, medicine, military technologies, etc.
Химические сенсоры могут работать на принципах химических реакций и на физических принципах. Например, в работе [Егоров А. А., Егоров М. А., Царева Ю. И. Химические сенсоры: классификация, принципы работы, области применения //Физико-химическая кинетика в газовой динамике. - 2008. - №. 6. - С. 28-44.], предлагается устройство интегрально-оптического химического датчика абсорбционного типа основанного на регистрации изменения интенсивности лазерного излучения волноводной моды, распространяющейся через исследуемую газообразную или жидкую среду (находящуюся рядом с датчиком), на длинах волн, характерных для данного вещества. Для такого типа датчиков требуется использование лазера с высокими оптическими характеристиками, а также устройство ввода-вывода лазерного излучения. Chemical sensors can operate on the principles of chemical reactions and on physical principles. For example, in the work [Egorov A. A., Egorov M. A., Tsareva Yu. I. Chemical sensors: classification, principles of operation, areas of application // Physico-chemical kinetics in gas dynamics. - 2008. - No. 6. - P. 28-44.], a device is proposed for an integrated-optical chemical sensor of absorption type based on recording changes in the intensity of laser radiation of a waveguide mode propagating through the gaseous or liquid medium under study (located next to the sensor), at wavelengths characteristic of of this substance. This type of sensor requires the use of a laser with high optical characteristics, as well as a laser input/output device.
Гораздо более перспективными являются устройства, в которых используются люминесцентные свойства вещества. Например, известны устройства описанные в [A. Rose, Z. Zhu, C.F. Madigan, T.M. Swager, V. Bulovic Sensitivity gains in chemosensing by lasing action in organic polymers // Nature. - 2005. - Vol. 434. - №. 7035. - P. 876-879.]. В работе предложено три варианта конструкций люминесцентных сенсорных датчиков, где в качестве аналитов (определяемого вещества) выступают пары динитротолуола и тринитротолуола. Один из них вариант вывода усиленного спонтанного излучения через торец волновода, содержащий чувствительный тонкопленочный слой. Второй вариант предлагает использование распределенной обратной связи (РОС), на который нанесен чувствительный тонкопленочный слой. Третий вариант содержит кольцевой волновод, состоящий из чувствительного тонкопленочного слоя, без устройства вывода излучения. Предложенные конструкции относятся к люминесцентным сенсорам, поскольку механизм детектирования основан на взаимодействии электрондефицитных ароматических соединений с электрондонорными полимерами и тушению флуоресценции полимера по механизму образования комплексов с переносом энергии. Авторы различными методами пытаются реализовать надежные методы регистрации полезного сигнала, увеличить фотостабильность полимерной пленки и понизить порог генерации. При этом возбуждать, ввиду особых физических и химических особенностей, соединения приходится излучением ультрафиолетового азотного лазера (λ = 337 нм), которое разрушительным образом действует на компоненты сенсора, уменьшая ресурс работы. Не во всех вариантах авторам удалось достичь лазерной генерации из-за использования химических соединений с различными оптическими свойствами, поскольку приходится согласовывать волноводные свойства разнородных материалов по показателю преломления. Much more promising are devices that use the luminescent properties of a substance. For example, the devices described in [A. Rose, Z. Zhu, C.F. Madigan, T.M. Swager, V. Bulovic Sensitivity gains in chemosensing by laser action in organic polymers // Nature. - 2005. - Vol. 434. - No. 7035. - P. 876-879.]. The work proposes three design options for luminescent sensors, where dinitrotoluene and trinitrotoluene vapors act as analytes (analyte substances). One of them is the option of outputting amplified spontaneous radiation through the end of a waveguide containing a sensitive thin-film layer. The second option proposes the use of distributed feedback (DFB), on which a sensitive thin-film layer is applied. The third option contains a ring waveguide consisting of a sensitive thin-film layer, without a radiation output device. The proposed designs relate to luminescent sensors, since the detection mechanism is based on the interaction of electron-deficient aromatic compounds with electron-donating polymers and quenching of polymer fluorescence through the formation of energy transfer complexes. The authors, using various methods, are trying to implement reliable methods for recording a useful signal, increasing the photostability of the polymer film and lowering the lasing threshold. In this case, due to the special physical and chemical characteristics, the compounds have to be excited by the radiation of an ultraviolet nitrogen laser (λ = 337 nm), which has a destructive effect on the sensor components, reducing the service life. The authors were not able to achieve laser lasing in all cases due to the use of chemical compounds with different optical properties, since they have to match the waveguide properties of dissimilar materials according to their refractive index.
Наиболее близким аналогом является конструкция сенсора описанная в [Berdybaeva Sh.T., Telminov E.N., Solodova T.A., Nikonova E.N., Samsonova L.G., Kopylova T.N. Spontaneous and stimulated emission of thin-film polymer structures in the presence of nitrotoluene vapour // Quantum Electronics. - 2021. - Vol. 51. - № 3. - P. 206-210; doi.org/10.1070/QEL17491]. Создание планарных волноводов методом центрифугирования технологически простое и дешевое. В процессе создания волновода необходимо соблюсти всего два условия - соотношения показателей преломления воздуха, подложки и активного слоя (показатель преломления активного слоя больше показателя преломления подложки и воздуха, т.е. nакт.сл. > nподложки (1) и nакт.сл. > nвоздуха (2)), при этом легко реализуется режим бегущей волны благодаря явлению полного внутреннего отражения (ПВО). В представленной работе демонстрируется детектирование паров нитротолуола в среде аргона. В качестве сенсорной среды использовались полифлуорены. The closest analogue is the sensor design described in [Berdybaeva Sh.T., Telminov EN, Solodova TA, Nikonova EN, Samsonova LG, Kopylova TN Spontaneous and stimulated emission of thin-film polymer structures in the presence of nitrotoluene vapor // Quantum Electronics. - 2021. - Vol. 51. - No. 3. - P. 206-210; doi.org/10.1070/QEL17491]. The creation of planar waveguides by centrifugation is technologically simple and cheap. In the process of creating a waveguide, only two conditions must be met - the ratio of the refractive indices of air, substrate and active layer (the refractive index of the active layer is greater than the refractive index of the substrate and air, i.e. n act. layer > n substrate (1) and n act. sl. > n air (2)), while the traveling wave mode is easily realized due to the phenomenon of total internal reflection (TIR). The presented work demonstrates the detection of nitrotoluene vapor in an argon environment. Polyfluorenes were used as sensor media.
В основе работы рассмотренных сенсоров лежит специфическое взаимодействие лазерно-активной среды с аналитом, а именно тушение люминесценции за счет образования комплексов с переносом энергии. Возбуждение структур производится излучением ультрафиолетового азотного лазера (λ= 337 нм) или третьей гармоникой АИГ лазера (λ = 355 нм), которое разрушительным образом действует на компоненты сенсора, уменьшая ресурс работы.The operation of the considered sensors is based on the specific interaction of the laser-active medium with the analyte, namely the quenching of luminescence due to the formation of complexes with energy transfer. The structures are excited by radiation from an ultraviolet nitrogen laser (λ = 337 nm) or the third harmonic of a YAG laser (λ = 355 nm), which has a destructive effect on the sensor components, reducing the service life.
Технической задачей изобретения является поиск химического соединения, реагирующего на О2, создание оптического сенсорного устройства, способного определять наличие О2 в окружающей среде, которое позволило бы дистанционно бесконтактно передать информацию о присутствии О2, расширить ряд чувствительных химических соединений к О2, расширить методы определения О2, использование источника накачки видимого диапазона спектра.The technical objective of the invention is to search for a chemical compound that reacts to O 2 , to create an optical sensor device capable of detecting the presence of O 2 in the environment, which would allow remote contactless transmission of information about the presence of O 2 , to expand the range of sensitive chemical compounds to O 2 , to expand methods determination of O 2 , use of a pump source in the visible range of the spectrum.
Технический результат заключается в том, создана тонкопленочная лазерно-активная волноводная структура на основе полиметилметакрилата (ПММА) и химического соединения бис(1,2,3,7,9-пентаметил-дипирролилметен-8-ил)метана)красителя, в которой при взаимодействии с кислородом возрастает интенсивность направленной лазерной генерации, что позволяет дистанционно бесконтактно в пространстве передавать информацию о наличии О2 в среде. При этом расширяется круг чувствительных химических соединений и методов детектирования О2.The technical result is In that, a thin-film laser-active waveguide structure was created based on polymethyl methacrylate (PMMA) and the chemical compound bis(1,2,3,7,9-pentamethyl-dipyrrolylmethen-8-yl)methane) dye, in which, when interacting with oxygen, the intensity of directed laser generation, which allows remote contactless transmission of information about the presence of oxygen in space2 in the environment. At the same time, the range of sensitive chemical compounds and methods for detecting O2.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве фото-возбуждаемого волноводного лазерного сенсора, который состоит из источника накачки, чувствительной тонкопленочной лазерно-активной среды, дополнительного слоя и прозрачной подложки. Источник накачки подбирается из ряда лазерных и не лазерных источников излучения видимого диапазона спектра, способных накачать тонкопленочную лазерно-активную среду (ПММА и бис(1,2,3,7,9-пентаметил-дипирролилметен-8-ил)метана) до пороговой генерации. Чувствительная тонкопленочная лазерно-активная среда представляет собой пленку полиметилметакрилата, допированную лазерно-активным химическим веществом бис(1,2,3,7,9-пентаметил-дипирролилметен-8-ил)метана, чувствительным к О2, при взаимодействии с которым возрастает интенсивность лазерной генерации в лазерно-активном тонкопленочном волноводе. The technical result is achieved by the fact that in the proposed device there is a photo-excited waveguide laser sensor, which consists of a pump source, a sensitive thin-film laser-active medium, an additional layer and a transparent substrate. The pump source is selected from a number of laser and non-laser radiation sources in the visible range, capable of pumping a thin-film laser-active medium (PMMA and bis(1,2,3,7,9-pentamethyl-dipyrrolylmethen-8-yl)methane) to threshold lasing . The sensitive thin-film laser-active medium is a polymethyl methacrylate film doped with the laser-active chemical bis(1,2,3,7,9-pentamethyl-dipyrrolylmethen-8-yl)methane, sensitive to O 2 , upon interaction with which the intensity increases laser generation in a laser-active thin-film waveguide.
Сущность изобретения поясняется чертежами: The essence of the invention is illustrated by drawings:
Фиг. 1 - Схематическое изображение конструкции фотовозбуждаемого волноводного лазерного сенсора, где: 1 - прозрачная подложка; 2 -дополнительный слой; 3 - тонкопленочная лазерно-активная среда (ПММА и бис(1,2,3,7,9-пентаметил-дипирролилметен-8-ил)метана) чувствительная к О2 - планарный волновод; 4 - излучение от источника накачки; 5 - покровный слой (воздух и аналит); 6 - лазерная генерация. Fig. 1 - Schematic representation of the design of a photoexcited waveguide laser sensor, where: 1 - transparent substrate; 2 - additional layer; 3 - thin-film laser-active medium (PMMA and bis(1,2,3,7,9-pentamethyl-dipyrrolylmethen-8-yl)methane) sensitive to O 2 - planar waveguide; 4 - radiation from the pump source; 5 - covering layer (air and analyte); 6 - laser generation.
Фиг. 2 - Спектры пороговой генерации излучения в отсутствии О2 (чистый аргон)-кривая 1, в присутствии О2 в анализируемой среде (аргон и кислород 4%) - кривая 2, накачка вторая гармоника АИГ лазера-532 нм, Энергия накачки 60мкДж.Fig. 2 - Spectra of threshold generation of radiation in the absence of O 2 (pure argon) - curve 1, in the presence of O 2 in the analyzed medium (argon and oxygen 4%) - curve 2, pumping the second harmonic of the YAG laser - 532 nm, pumping energy 60 μJ.
Устройство фотовозбуждаемого волноводного лазерного сенсора состоит из источника накачки 4, который может быть лазерным и не лазерным, излучающим в видимом диапазоне 532 нм и способным накачать лазерно-активную среду до пороговой генерации. Прозрачная подложка 1 может быть выполнена из стекла и не требует прецизионной оптической обработки. Дополнительный слой 2 может быть выполнен из гидрализованного тетраэтоксисилана. В качестве лазерно-активной среды 3 может выступать пленка из ПММА допированного химическим соединением бис(1,2,3,7,9-пентаметил-дипирролилметен-8-ил)метана.The photoexcited waveguide laser sensor device consists of a pump source 4, which can be laser or non-laser, emitting in the visible range of 532 nm and capable of pumping the laser-active medium to threshold generation. The transparent substrate 1 can be made of glass and does not require precision optical processing. Additional layer 2 can be made of hydrolyzed tetraethoxysilane. The laser-active medium 3 can be a film of PMMA doped with the chemical compound bis(1,2,3,7,9-pentamethyl-dipyrrolylmethen-8-yl)methane.
Устройство работает следующим образом: при фотовозбуждении тонкопленочной лазерно-активной среды 3 излучением от источника накачки 4 возникает пороговая генерация и распространяется в планарном волноводе 3. Вывод лазерной генерации 6 осуществляется с торца планарного волновода 3 и улавливается фотоприемником. В присутствии О2 в состоящем из воздуха и аналита покровном слое 5 происходит его специфическое взаимодействие с чувствительным слоем 3 - понижаются потери в лазерно-активной среде. В результате чего происходит увеличение интенсивности лазерного излучения. The device operates as follows: when a thin-film laser-active medium 3 is photoexcited by radiation from a pump source 4, threshold generation occurs and propagates in the planar waveguide 3. Laser generation 6 is output from the end of the planar waveguide 3 and is captured by a photodetector. In the presence of O 2 in the covering layer 5 consisting of air and analyte, its specific interaction with the sensitive layer 3 occurs - losses in the laser-active medium are reduced. As a result, the intensity of laser radiation increases.
Пример реализации лазерного сенсора. An example of a laser sensor implementation.
Фотовозбуждаемый волноводный лазерный сенсор для определения наличия кислорода в газовой среде состоит из источника накачки 4, который может быть лазерным и не лазерным, излучающим в видимом диапазоне спектра и способным накачать тонкопленочную лазерно-активную среду 3 до уровня лазерной генерации. В нашем случае использовалось излучение второй гармоники АИГ лазера 532 нм, энергия излучения накачки составляла 60 мкДж, длительностью 12 нс. Прозрачная подложка 1 выполнена из прозрачного стекла и не требует прецизионной оптической обработки. Адгезионный слой 2 выполнен из гидрализованного тетраэтоксисилана. В качестве тонкопленочной лазерно-активной среды 3 применялась пленка ПММА допированная химическим соединением бис(1,2,3,7,9-пентаметил-дипирролилметен-8-ил)метана. Все слои наносились методом центрифугирования с последующей сушкой. При взаимодействии тонкопленочной лазерно-активной среды (ПММА и бис(1,2,3,7,9-пентаметил-дипирролилметен-8-ил)метана) с кислородом увеличивается интенсивность направленной лазерной генерации 6. На фигуре 2 демонстрируются спектры пороговой генерации излучения в отсутствии О2 (чистый аргон) и в присутствии О2 в анализируемой среде (аргон и кислород 4%).A photoexcited waveguide laser sensor for determining the presence of oxygen in a gaseous medium consists of a pump source 4, which can be laser or non-laser, emitting in the visible range of the spectrum and capable of pumping a thin-film laser-active medium 3 to the level of laser generation. In our case, we used the second harmonic radiation of a 532 nm YAG laser, the pump radiation energy was 60 μJ, with a duration of 12 ns. The transparent substrate 1 is made of transparent glass and does not require precision optical processing. Adhesive layer 2 is made of hydrated tetraethoxysilane. As a thin-film laser-active medium 3, a PMMA film doped with the chemical compound bis(1,2,3,7,9-pentamethyl-dipyrrolylmethen-8-yl)methane was used. All layers were applied by centrifugation followed by drying. When a thin-film laser-active medium (PMMA and bis(1,2,3,7,9-pentamethyl-dipyrrolylmethen-8-yl)methane) interacts with oxygen, the intensity of directed laser generation 6 increases. Figure 2 shows the spectra of threshold generation of radiation in in the absence of O 2 (pure argon) and in the presence of O 2 in the analyzed medium (argon and oxygen 4%).
Таким образом возможно дистанционно бесконтактно в пространстве передавать информацию о наличии О2 в среде. В качестве фотоприемника может выступать любой имеющий чувствительность в видимом диапазоне спектра, в том числе и человеческий глаз. В качестве фотоприемника может выступать как спектральный приемник, так и амплитудный. Амплитудный приемник позволяет определить наличие амплитудного сигнала, а спектральный - характерного сужения спектральной ширины линии лазерной генерации. Найдено химическое соединение которое генерирует лазерное излучение и чувствительное к присутствию О2, реализован макет фотовозбуждаемого волноводного лазерного сенсора на О2, длина волны накачки и излучение самого оптического сенсора лежат в видимом диапазоне спектра, возросло количество методов детектирования О2 в средах. Разработка макета лазерного сенсора на О2 проводилась с использованием оборудования Томского регионального центра коллективного пользования ТГУ (ТРЦКП).Thus, it is possible to transmit information about the presence of O 2 in the environment remotely, contactlessly, in space. Anyone with sensitivity in the visible range of the spectrum, including the human eye, can act as a photodetector. Both a spectral detector and an amplitude detector can act as a photodetector. The amplitude receiver allows you to determine the presence of an amplitude signal, and the spectral receiver allows you to determine the characteristic narrowing of the spectral width of the laser lasing line. A chemical compound has been found that generates laser radiation and is sensitive to the presence of O 2 , a prototype of a photoexcited waveguide laser sensor on O 2 has been implemented, the pump wavelength and the radiation of the optical sensor itself lie in the visible range of the spectrum, the number of methods for detecting O 2 in media has increased. The development of a prototype of an O2 laser sensor was carried out using the equipment of the Tomsk Regional Center for Collective Use of TSU (TRTSKP).
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2804259C1 true RU2804259C1 (en) | 2023-09-26 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4861727A (en) * | 1986-09-08 | 1989-08-29 | C. R. Bard, Inc. | Luminescent oxygen sensor based on a lanthanide complex |
| US5708735A (en) * | 1996-03-29 | 1998-01-13 | Benson; David K. | Fiber optic device for sensing the presence of a gas |
| RU2265826C2 (en) * | 2004-02-16 | 2005-12-10 | Институт радиотехники и электроники РАН | Gas concentration fiber-optic transducer |
| RU2625096C1 (en) * | 2016-08-31 | 2017-07-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Method of obtaining sensitive material for a gas sensor on a sapphire substrate |
| RU2697435C1 (en) * | 2018-12-12 | 2019-08-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Photoexcited laser integrated optical sensor |
| PL3084400T3 (en) * | 2013-12-19 | 2020-02-28 | Insplorion Sensor Systems Ab | Surface plasmon resonance gas sensor, gas sensing system, and gas sensing method |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4861727A (en) * | 1986-09-08 | 1989-08-29 | C. R. Bard, Inc. | Luminescent oxygen sensor based on a lanthanide complex |
| US5708735A (en) * | 1996-03-29 | 1998-01-13 | Benson; David K. | Fiber optic device for sensing the presence of a gas |
| RU2265826C2 (en) * | 2004-02-16 | 2005-12-10 | Институт радиотехники и электроники РАН | Gas concentration fiber-optic transducer |
| PL3084400T3 (en) * | 2013-12-19 | 2020-02-28 | Insplorion Sensor Systems Ab | Surface plasmon resonance gas sensor, gas sensing system, and gas sensing method |
| RU2625096C1 (en) * | 2016-08-31 | 2017-07-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Method of obtaining sensitive material for a gas sensor on a sapphire substrate |
| RU2697435C1 (en) * | 2018-12-12 | 2019-08-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Photoexcited laser integrated optical sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Vannahme et al. | Plastic lab-on-a-chip for fluorescence excitation with integrated organic semiconductor lasers | |
| Levitsky et al. | Fluorescent polymer-porous silicon microcavity devices for explosive detection | |
| Todescato et al. | Soft‐lithographed up‐converted distributed feedback visible lasers based on CdSe–CdZnS–ZnS quantum dots | |
| Rose et al. | Sensitivity gains in chemosensing by lasing action in organic polymers | |
| Balachandran et al. | Laser action in polymeric gain media containing scattering particles | |
| Haughey et al. | An organic semiconductor laser based on star-shaped truxene-core oligomers for refractive index sensing | |
| US8503073B2 (en) | Light coupling device and system, and method for manufacturing the device and system | |
| Morales-Vidal et al. | Distributed feedback lasers based on perylenediimide dyes for label-free refractive index sensing | |
| Kim et al. | On-chip label-free biosensing based on active whispering gallery mode resonators pumped by a light-emitting diode | |
| Tam et al. | Measurement of small absorptions in liquids | |
| EP2844977A1 (en) | Active chemical sensing using optical microcavity | |
| Srivastava et al. | Theoretical study of hazardous carbon‐di‐oxide gas sensing using MIM structure‐based SPR sensing scheme | |
| US20080094624A1 (en) | Optical sensor with biologically reactive surface | |
| RU2804259C1 (en) | Photoexcited waveguide laser sensor for determining presence of oxygen in gaseous environment | |
| Egorov et al. | Study of the integrated-optical concentration sensor for gaseous substances | |
| Mayr et al. | A planar waveguide optical sensor employing simple light coupling | |
| Zacharakis et al. | Investigation of the laserlike behavior of polymeric scattering gain media under subpicosecond laser excitation | |
| Xiao et al. | Fabry–Pérot-based surface plasmon resonance sensors | |
| US6686206B2 (en) | Method of signal amplification in multi-chromophore luminescence sensors | |
| Wang et al. | Time-resolved surface plasmon polariton coupled exciton and biexciton emission | |
| RU2798736C1 (en) | Laser sensor for detecting carbon dioxide | |
| Hainberger et al. | PECVD silicon nitride optical waveguide devices for sensing applications in the visible and< 1µm near infrared wavelength region | |
| US20090066957A1 (en) | Method and Apparatus for Sensing a Target Substance by Analysing Time Series of Said Target Substance | |
| Dahdah et al. | Analysis of a photonic crystal cavity based on absorbent layer for sensing applications | |
| Porta et al. | Vertical-cavity semiconductor devices for fluorescence spectroscopy in biochips and microfluidic platforms |