Návrh, příprava a charakterizace nových typů optických mikrorezonátorů pro chemickou detekci

Poskytovatel: Grantová agentura ČR

Řešitel: Ing. Vlastimil Matějec, CSc.

Spoluřešitel: Prof. Ing. Václav Kubeček, DrSc.

Členi: Ing. Ivo Bartoň; Ing. Daniela Berková, CSc.; Prof. Ing. Jiří Čtyroký, DrSc.; Ing. Miloš Hayer, CSc.; Ing. Miroslav Chomát, CSc.; Dr. Ing. Ivan Kašík; Ing. Ondřej Podrazký, Ph.D.; Ing. Filip Todorov, Ph.D.

Od: 2009-01-01

Do: 2011-12-31

Projekt byl zaměřen na výzkum nových typů mikrorezonátorů pro optické senzory využívající “whispering-gallery” (WGM) módů k detekci velmi malých změn vnějšího indexu lomu .
V projektu byly teoreticky a experimentálně zkoumány sférické křemenné mikrorezonátory, i “soudečkové” mikrorezonátory s kruhovým a šestiúhelníkovým průřezem. Mikrorezonátory s faktorem kvality Q od 10³ do 10⁶ byly připravené zahřátím křemenných vláken (viz Obr. 1)

Obr. 1: Foto připravených mikroresonátorů; A- Sférický mikroresonátor, Φ˜350μm, Q˜106; B- “soudečkový” mikrorezonátor, Φ˜95μm, Q˜10³.

Obr. 2: Resonanční spektra sférického mikroresonátoru excitovaného taperem; modrá křivka- resonator ve vzduchu, zelená křivka – působení acetonových par.

Pro excitaci WGM módů byla vyvinuta metoda využívajíci vláknový taper s průměrem konstantní části pod 5 μm. Pro zvýšení selektivity detekce s mikrorezonátory byla vypracována původní metoda nanášení pórézních detekčních vrstev metodou sol-gel na povrch mikrorezonátoru. Tato metoda umožnila detekovat změny indexu lomu na úrovni 10-4 -10-5 způsobené parami acetonu (viz Obr.2)

Reference:

1. V. Matějec et al., Effect of sol-gel modifications on characteristics of silica spherical microresonators, Sensor Letters 2011, Vol. 9, pp. 2265-2267.
2. F. Todorov et al., Bottle microresonators fabricated by shaping optical fibers with a beam of a CO2 laser, Sensor Letters 2011, Vol. 9, pp. 2279-2282.