Комплекс волоконно-оптических сенсоров для применения в мониторинге параметров неоднородных жидких сред на основе резонанса затухающей моды
| Название НИОКТР | Комплекс волоконно-оптических сенсоров для применения в мониторинге параметров неоднородных жидких сред на основе резонанса затухающей моды |
|---|---|
| Аннотация | Проект посвящен созданию измерительного многоканального комплекса волоконно-оптических датчиков для применения в мониторинге параметров неоднородных жидких сред в том числе биологического происхождения. Проблема разработки аналитических информационных систем различного назначения на основе комплекса сенсоров является одним из вызовов современной науки. В рамках проекта будет проведена разработка и создание нового типа компактных волоконно-оптических сенсоров на основе нескольких световодов с модифицированными волноведущими каналами покрытыми чувствительным наноматериалом. Основой системы станут волоконные световоды из кварцевого стекла с химически утонённой оболочкой, в сердцевине которых при помощи воздействия фемтосекундного лазерного излучения будут сформированы наклонные Брэгговские решётки. Поверх, на кварцевую поверхность модифицированных секций волокон будет нанесено тонкоплёночное покрытие из оксида индия-олова (ITO), обладающего высокой степенью химической стойкости к агрессивным средам и оптически прозрачного в широком диапазоне длин волн. Покрытия на поверхности будут получены при помощи специально метода химического парофазного осаждения из элементоорганических соединений. Измерительная система состоит из трёх основных компонентов: источника зондирующего излучения, сенсорной системы из трёх волоконных сенсоров (каналов) и распределённых приёмников, соединённых с волоконными датчиками. Анализируемая среда контактирует с чувствительной областью, сопряжённой с вторым и третьим каналом. Первый остаётся изолированным и создан для контроля опорного спектра и погрешностей, вызванных температурой внешней среды. При оценке жидкостей биологического происхождения поверх третьего канала с наноплёнкой будут нанесены различные функциональные покрытия из антител или аптамеров для захвата аналитов из раствора. Кроме того, использование стойкого покрытия ITO позволяет использовать кислоты и щёлочи для очистки сенсорной поверхности от аналита или замены функционального покрытия. Принцип действия измерительного комплекса основан на феномене связанности волноводов между кварцевой сердцевиной и поверхностным слоем. Такой эффект носит название резонанс затухающей моды. Использование наклонных брэгговских решёток позволит выводить излучение в поверхностный слой без существенного изменения диаметра светоотражающей оболочки оптоволокна. При некоторой критической толщине покрытия часть спектрального диапазона излучения, проходящего через световедущую жилу, будет передана в покрывной материал и рассеяна в окружающую среду. Максимум этого отводимого спектрального диапазона будет зависеть от толщины покрытия и оптических характеристик окружающей чувствительный элемент среды. При изменении состава, температуры, оптической плотности анализируемой среды будет наблюдаться эквивалентное смещение выводимого спектрального диапазона по длине волны. Данный эффект получил название резонанс затухающей моды. В рамках предварительных исследований будет усовершенствован собственно-разработанный математический аппарат, позволяющий оценивать конечные свойства сенсорной части на стадии синтеза нанопокрытия. Кроме того, использование нескольких каналов позволит более точно оценивать состав среды по мутности и прозрачности. По окончании проекта будет получен действующий макет сенсорной системы, представляющий собой мобильное компактное устройство фотоники с сменной чувствительной частью. Для успешного выполнения целей и задач, поставленных в проекте у руководителя проекта в ИРЭ им.В.А.Котельникова РАН, имеются все необходимые технологии, материалы и компетенции. |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | False |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 3000.0 |
| Дата начала | 2025-09-15 |
| Дата окончания | 2027-06-30 |
| Номер контракта | 25-79-00301 |
| Дата контракта | 2025-09-15 |
| Количество отчетов | 2 |
| УДК | 535.33/.34 |
| Количество просмотров | 3 |
| Руководитель работы | Судас Дмитрий Петрович |
| Руководитель организации | Никитов Сергей Аполлонович |
| Исполнитель | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ ИМ. В.А.КОТЕЛЬНИКОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | Отсутствует |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-11-18 07:41:55 UTC, 2025-11-18 07:41:55 UTC |
| ОКПД | Нет |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | волоконно-оптические датчики; функционализация поверхности; химическое травление; наклонные брэгговские решётки; тонкие плёнки; резонанс затухающей моды; волоконные рефрактометры |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Фундаментальное исследование |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 29.31.29 - Формирование оптического изображения. Оптические приборы и оптические методы измерений; 29.31.26 - Спектроскопические методы и методики; 29.31.27 - Взаимодействие оптического излучения с веществом |
| OECD | — |
| OESR | Оптика (включая лазерную оптику и квантовую оптику) |
| Приоритеты научно-технического развития | а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта; |
| Регистрационные номера | — |