Optická diagnostika
Proč se zabývat optickou diagnostikou? Využíváme ji pro charakterizaci optických materiálů a optických vláken, tenkých a plazmonických vrstev, které nacházejí široké uplatnění v mnoha technických aplikacích, např. v senzorice a plazmonice, zvláště s vazbou na životní prostředí a biomedicínu. Speciální optická vlákna se uplatňují v senzorice, mikrostrukturní optická vlákna jsou vhodná pro širokospektrální zdroje superkontinua. Optické senzory mají všestranné využití.
V rámci optické diagnostiky se zabýváme oblastmi:
CHARAKTERIZACE OPTICKÝCH VLÁKEN A MATERIÁLŮ
- chromatická disperze s využitím spektrální interferometrie pro
- – jednovidová, popř. polarizaci zachovávající vlákna.
- disperze fázového dvojlomu s využitím spektrální interferometrie pro
- – optická vlákna zachovávajíci polarizaci.
- disperze skupinového dvojlomu s využitím spektrální interferometrie pro
- – optická vlákna zachovávajíci polarizaci a dvojlomné krystaly.
CHARAKTERIZACE TENKÝCH A PLAZMONICKÝCH VRSTEV
- tloušťky a fázové funkce tenkých vrstev s využitím
- – spektrální interferometrie,
- – spektrální reflektometrie,
- dielektrické funkce plazmonických vrstev s využitím
- – spektrální interferometrie,
- – spektrální polarimetrie.
PLAZMONIKA
- povrchová plazmonové rezonance (SPR),
- SPR senzory s fázovou detekcí (Kretschmannovo uspořádání),
- vláknové SPR senzory.
SENZORIKA
- optické vláknové senzory teploty a posunutí,
- optické senzory posunutí.
Pracovní skupina Optické diagnostiky
Spolupráce
- Ústav přístrojové techniky AVČR, v.v.i., Brno
- Žilinská univerzita
- Vratislavská polytechnika
- Univerzita Marie Curie-Sklodowské v Lublinu
- Varšavská vojenská polytechnika
Aktuální projekty
- Projekt studentské grantové soutěže SP 2019/26 Charakterizace materiálů z hlediska jejich optických, magnetických a mechanických vlastností a jejich interakce se zářením, 2019
- CZ.02.1.01/0.0/0.0/17_048/0007399 Nové kompozitní materiály pro environmentální aplikace, 2018-2021.
CHARAKTERIZACE OPTICKÝCH VLÁKEN A MATERIÁLŮ, TENKÝCH A PLAZMONICKÝCH VRSTEV
Spektrální interferometrie
Průchodem polychromatického záření Machovým-Zehnderovým interferometrem s testovaným optickým vláknem v jeho jednom rameni se zvýrazní interference na určité vlnové délce, čehož se využívá k určení chromatické disperze vlákna.
Spektrální interferometrie
Polychromatické záření (450 až 2400 nm) ze zdroje superkontinua ZS (Fianium) prochází jednovidovým vláknem (JVV) do kolimátoru (K) a budí Machův-Zehnderův interferometr s měřeným optickým vláknem (MOV).
Spektrální analyzátor
Spektrální signál
Chromatická disperze
Pomocí optického spektrálního analyzátoru (Yokogawa) lze zaznamenat spektrum, jehož vyhodnocením se získá chromatická disperze MOV v širokém spektrálním oboru.
Vláknová refraktometrie
Za určitých podmínek se ve zlaté vrstvě na jádře optického vlákna vybudí tzv. povrchový plazmon, který se projeví poklesem výkonu na určité vlnové délce v odraženém směru, čehož se využívá k určení indexu lomu látky obklopující tuto zlatou vrstvu.
Vláknová refraktometrie
Světlo z halogenové žárovky je navázáno do vláknového děliče, a z něj do optického vlákna s vrstvou zlata. Vybuzení povrchového plazmonu se projeví minimem ve zpětné odrazivosti, které je zaznamenáno spektrometrem. Identifikace kapaliny se provádí ponořením optického vlákna do kapaliny a určením minima odrazivosti.
Refraktometr (Anton Paar)
Reflexní spektrum
Index lomu studované kapaliny
Pomocí refraktometru (Anton Paar) lze měřit index lomu studované kapaliny a sledovat reflexní spektrum. Vlnová délka minima v tomto spektru se mění podle indexu lomu.
Spektrální polarimetrie
Pro charakterizaci tenkých vrstev kovu, které slouží k vybuzení povrchového plazmonu, lze využít podmínek jejich vybuzení na vzduchu. Vychází se z faktu, že fázové změny vykazují rezonanci (SPR) a lze je měřit s použitím interferometrické sestavy pro různé úhly dopadu optické vlny na vrstvu kovu. Z nich se získá dielektrická funkce kovu.
Experimentální sestava
