Розглянуто перспективи застосування фотонно-кристалічних хвилеводів з порожнистої серцевиною в спектроскопічному аналізі рідких середовищ. Досліджено можливість застосування подібних структур для аналізу фруктових соків. Показана методика отримання інформації про якість продукту, його склад і концентрації основних компонентів по оптичних спектрах пропускання фотонно-кристалічних хвилеводів

Анотація наукової статті з хімічних технологій, автор наукової роботи - Занішевская А. А., Малінін А. В., Скибина Ю. С., Тучин В. В., Чайников М. В.


Analysis of Fruit Juices Using a Hollow Core Photonic Crystal Waveguides

The aspects of application of the hollow core photonic crystal waveguides for spectroscopic analysis of liquid medium were considered. The possibility of using these structures for analysis of a fruit juice was evaluated. The principles of processing of photonic crystal waveguide transmission spectra, which is sensitive to quality of juice, its composition, and main component concentration, were revealed


Область наук:

  • хімічні технології

  • Рік видавництва: 2012


    Журнал: Известия Саратовського університету. Нова серія. серія Фізика


    Наукова стаття на тему 'Аналіз фруктових соків за допомогою фотонів-кристалічних хвилеводів з порожньою серцевиною'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз фруктових соків за допомогою фотонів-кристалічних хвилеводів з порожньою серцевиною»

    ?УДК 535.33 / .34

    АНАЛІЗ ФРУКТОВИХ СОКІВ ПРИ допомоги фотонів-кристалічних хвилеводів З порожній серцевині

    A. А. Занішевская1, А. В. Малінін1,2, Ю. С. Скібіна12,

    B. В. Тучін1,3,4, М. В. Чайніков2, В. І. Белоглазов2,

    І. Ю. Сілохін2, А. М. Ермакова2

    1Саратовскій державний університет 2 ТОВ НВП «наноструктурних технологія скла», Саратов 3Інстітут проблем точної механіки та управління РАН, Саратов 4Універсітет Оулу, Фінляндія E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Розглянуто перспективи застосування фотонно-кристалічних хвилеводів з порожньою серцевиною в спектроскопічному аналізі рідких середовищ. Досліджено можливість застосування подібних структур для аналізу фруктових соків. Показана методика отримання інформації про якість продукту, його склад і концентрації основних компонентів по оптичних спектрах пропускання фотонно-кристалічних хвилеводів.

    Ключові слова: фотонно-кристалічний хвилевід, оптичний сенсор.

    Analysis of Fruit Juices Using a Hollow Core Photonic Crystal Waveguides

    A. A. Zanishevskaya, A. V. Malinin, Yu. S. Skibina,

    V. V. Tuchin, M. V. Chainikov, V. I. Beloglazov,

    I. Yu. Silokhin, A. M. Ermakova

    The aspects of application of the hollow core photonic crystal waveguides for spectroscopic analysis of liquid medium were considered. The possibility of using these structures for analysis of a fruit juice was evaluated. The principles of processing of photonic crystal waveguide transmission spectra, which is sensitive to quality of juice, its composition, and main component concentration, were revealed.

    Key words: photonic crystal waveguide, optical sensor.

    Вступ

    Спектральний аналіз широко використовується для проведення качественнний і кількісного аналізу різних середовищ, включаючи харчові продукти [1-3]. Особливі властивості фотонів-кристалічних хвилеводів (ФКВ) з порожнистої серцевиною сприяють появі нових підходів до спектрального аналізу рідких середовищ, завдяки специфічному відгуку спектра пропускання ФКВ на заповнює його рідина і можливості створення «інтелектуальних» мікро-кювет на основі ФКВ [4, 5].

    Фотонів-кристалічний хвилевід з порожнистої серцевиною в поперечному перерізі являє собою двовимірний фотонний кристал. така

    структура формується на етапі виробництва хвилеводів особливої ​​укладанням тонкостінних скляних капілярів в преформу, яка потім перетягується до необхідного розміру.

    Спектральні характеристики ФКВ залежать від їх внутрішньої структури. На рис. 1 представлений характерний «гребінчастий» спектр пропускання фотонно-кристалічного хвилеводу з порожнистої серцевиною діаметром 250 мкм, а також мікрофотографія його поперечного перерізу. Така форма спектра виникає через те, що структурна оболонка хвилеводу формує фотонні заборонені зони, в межах яких вона характеризується високою відбивною здатністю. Залежно від діаметра порожнистої серцевини в спектрі пропускання хвилеводу можна спостерігати певну кількість різних по ширині максимумів. Причому їхнє становище також визначається геометрією хвилеводу. Оптимізуючи геометрію ФКВ, можна налаштувати його спектр пропускання так, щоб чутливість до певних речовин була максимальною, що відкриває шлях до створення біосенсорів, чутливих до певних параметрів аналізованих рідин.

    Існує прямий зв'язок між оптичними параметрами середовища, що заповнює серцевину і канали ФКВ, і його спектром пропускання [4-10]. При зміні окремих параметрів рідини, таких як показник заломлення, коефіцієнт поглинання або розсіювання, можна спостерігати однозначне зміна в спектрі пропускання хвилеводу. Значення показника заломлення серцевини ФКВ пс визначає положення максимумів в спектрі пропускання: зі збільшенням пс відбувається зміщення всіх максимумів в короткохвильову область. Наявність розсіюють частинок

    © Занішевская А. А., Малінін А. В., Скибина Ю. С., Тучин В. В., Чайников М. В., Белоглазов В. І!., Сілохін І. Ю., Єрмакова А. М., 2012

    Мал. 1. Спектр пропускання полого фотонно-кристалічного хвилеводу (ФКВ) з діаметром порожнистої серцевини 250 мкм. На вставці представлена ​​мікрофотографія

    поперечного перерізу ФКВ

    веде до падіння інтенсивності всіх максимумів. На інтенсивність максимумів пропускання і глибину мінімумів на окремих довжинах хвиль або діапазонах довжин хвиль впливає наявність в рідині поглиначів [5-12].

    Використовуючи ФКВ як оптичний сенсор, можна отримувати миттєвий оптичний відгук на зміну показника заломлення, коефіцієнта поглинання або розсіювання в аналізованої середовищі; більш того, по одному спектру пропускання можна отримати значення декількох різних параметрів досліджуваної рідини.

    За спектральним характеристикам заповненого хвилеводу, при відповідній обробці даних, можна отримати значення оптичної щільності середовища на певних довжинах хвиль, зробити висновок про ступінь її каламутності, визначити коефіцієнт поглинання на певних довжинах хвиль, а також знайти показник заломлення середовища. При аналізі харчової продукції ці оптичні параметри можна однозначно пов'язувати з кількісним вмістом в них тих чи інших речовин (наприклад, цукрів), а також зі ступенем очищення (фільтрації) продукту.

    У даній роботі можливість застосування ФКВ з порожнистої серцевиною в якості оптичного аналітичного інструменту продемонстрована на прикладі дослідження яблучного і Апель-

    синовіт соків. Зручність застосування ФКВ для аналізу якості натуральних соків полягає, в першу чергу, в можливості отримання інформації про процентний вміст цукру в соках, а також про ступінь очищення продукту по одному вимірюванню, що дозволить значно прискорити процес аналізу. Крім того, конструкція ФКВ передбачає використання мінімальної кількості продукту, необхідного для дослідження. Для одного вимірювання об'єму рідини близько 10 мкл цілком достатньо.

    Поряд з малою витратою досліджуваної речовини одним з факторів, що визначають успішне застосування ФКВ в спектральному аналізі, є підвищення чутливості методу за рахунок значного збільшення довжини взаємодії зондуючого випромінювання з середовищем. Так, довжина взаємодії світла з речовиною в разі використання ФКВ може бути збільшена на порядок в порівнянні з довжиною взаємодії при роботі зі стандартними кюветами.

    Однак використання ФКВ пов'язане з деякими труднощами в обробці результатів вимірювань. Проте, цей недолік можуть значною мірою компенсувати попереднє калібрування методу і застосування комп'ютерних методів обробки даних для відновлення аналізованих параметрів середовища з спектральних характеристик хвилеводу-датчика.

    Методи і результати

    Аналізуючи якість яблучного соку, в першу чергу важливо визначити в ньому процентний вміст цукрів. За різними даними, концентрація цукрів у яблучному соку становить величину 7-12%, причому співвідношення глюкози і фруктози коливається в межах 0.3-0.4 [13].

    Як правило, загальне процентний вміст цукрів в соку визначається двома різними методами [14-16]. Перший метод заснований на залежності щільності соку від міститься в ньому цукру. Для цього визначається питома вага соку методом зважування деякого його обсягу і вирахування з отриманого значення ваги такого ж обсягу води. За отриманою різниці визначається кількісний вміст цукрів в соку. Даний метод має кілька недоліків: тривалість процесу, велика кількість продукту, що витрачається на аналіз, а також неточності, пов'язані з присутністю інших екстрактивних речовин в складі соку.

    Другий метод, більш точний і ефективний, - рефрактометричний, заснований на вимірюванні показника заломлення соку і розрахунку процентної частки цукру з отриманого значення. Зі збільшенням процентного вмісту цукру в соку лінійно зростає його показник заломлення, а значить, його значення можна однозначно пов'язати зі значенням концентрації цукру в соку. Таким чином, за виміряним на рефрактометрі значенням показника заломлення можна визначити кількість цукру з соку. Цей метод можна

    удосконалити, завдяки використанню ФКВ, які дозволяють визначати показник заломлення без використання рефрактометра.

    Як вже було сказано, цукор в натуральному соку представлений у вигляді глюкози і фруктози. Показник заломлення водних розчинів цих речовин, а також сахарози, при концентраціях на рівні 0-20% змінюються лінійно при збільшенні або зменшенні концентрації цукру. Згідно [14], питома інкремент рефракції (а) для вуглеводів дорівнює 0.00143, а показник заломлення (п) розчину вуглеводу можна обчислити за формулою

    п = пв + АС, (1)

    де пв - показник заломлення води при 25 ° С, С - концентрація вуглеводу, мг / мл. Так як значення питомої инкремента рефракції для розчинів глюкози, фруктози і сахарози однаково, як модельної рідини для калібрування методу за концентраціями цукру зручно використовувати готові водні розчини глюкози з відомим значенням концентрації.

    Експерименти проводилися на модельних розчинах глюкози з концентраціями від 0 до 40%, в якості буферного розчину використовувалася дистильована вода. На рис. 2 представлена ​​теоретична залежність показника заломлення водного розчину глюкози від концентрації розчину, а також наведені значення показників заломлення приготованих розчинів, виміряні за допомогою рефрактометра AtagoPAL-И на довжині хвилі 589 нм.

    Концентрація цукрів,%

    - - - Показник заломлення розчину розрахований | Показник заломлення розчину виміряний

    • Положення максимуму

    Мал. 2. Залежності показника заломлення водного розчину глюкози від концентрації розчину і зміщення локального максимуму від показника заломлення розчину і концентрації в ньому цукрів

    Застосування ФКВ не вимагає використання рефрактометра для визначення показника заломлення рідини. Рефрактометричний метод в даному випадку реалізується за допомогою оцінки зсуву максимумів інтенсивності в спектрі пропускання ФКВ при зміні показника заломлення досліджуваної рідини, що заповнює порожню серцевину хвилеводу.

    Для ідентичних зразків волноводов з діаметром порожнистої серцевини 250 мкм, довжиною 50 мм, заповнених розчинами з різним вмістом глюкози, були отримані спектри пропускання.

    Зі збільшенням кількості цукру в розчині змінюється його показник заломлення, що веде

    до зміни умов формування фотонних заборонених зон. Кількість цукру в розчині можна оцінити по положенню максимуму пропускання, що припадає на область довжин хвиль від 570 до 630 нм. Чим більше його концентрація, тим більше короткій довжині хвилі відповідає даний максимум пропускання. За результатами серії експериментів була побудована експериментальна залежність положення даного максимуму пропускання від концентрації цукру в розчині, яка представлена ​​на рис. 3. Для кожного розчину виконувалося три контрольних виміру з метою визначення відносної похибки результатів експерименту, яка на даному етапі склала 5.4%.

    § 660-к

    в 640-

    про

    (4

    Я

    І 620Я

    ч

    ес

    600 -

    580 -

    560 -

    540 |

    до \ \ і. '

    \ Ч й4 ч Зразок 1. 13%

    'V 1 Про разец 2. 14%

    1 N

    Зразок 3. 17% Ч | ч \ ч X

    В 'ч ч

    1 1 1 1 1 1 1 | 1 + 1

    -5

    10

    15

    20 25 30 35 40

    Концентрація цукрів,%

    Мал. 3. Залежність положення локального максимуму інтенсивності в спектрі пропускання зразків ФКВ від концентрації цукрів в розчині. Трикутниками відзначені експериментально отримані значення вмісту цукрів для зразків яблучного соку різних виробників

    Вміст цукру в натуральних фруктових соках досить висока, зокрема для яблучного соку воно становить 7%, що регламентовано ГОСТ [15-19]. Однак найчастіше виробники завищують це значення або використовують різного роду цукрозамінники та підсолоджувачі. Це сильно впливає на показник заломлення соку, отже, може бути виявлено з використанням ФКВ.

    Була поставлена ​​серія експериментів, спрямована на вивчення спектрів пропускання ФКВ, заповнених яблучним соком різних виробників. На рис. 4, а представлені деякі з отриманих спектрів. Видно, що для різних зразків положення третього

    локального максимуму пропускання (більш докладно показано на рис. 4, б) не збігається, що свідчить про різне показнику заломлення зразків, а значить, і про різне процентний вміст цукру в них. Можна нанести значення положення цього локального максимуму на описану раніше калібровану криву для визначення показника заломлення або ж, що зручніше, відразу на калібровану криву, що представляє залежність положення локального максимуму від процентного вмісту глюкози (див. Рис. 3). Видно, що вміст цукру в цих зразках становить 13, 14 і 17%, що не відповідає вимогам ГОСТ [15-19].

    Довжина хвилі, нм

    ----Зразок 1. 13% цукру

    - Зразок 2. 14% цукру • • • Зразок 3. 17% цукру

    Довжина хвилі, нм

    б

    а

    Мал. 4. Спектри пропускання ФКВ, заповнених зразками яблучного соку з різним вмістом цукрів (13, 14 і 17% відповідно) (а). Спектри нормовані на значення інтенсивності в максимумі, що не потрапляє в область поглинання розчину (620 нм); Справа показаний (б) збільшений фрагмент графіка

    При виготовленні соковмісних напоїв, а також напоїв, призначених для хворих на діабет, для надання солодкого смаку використовуються різного роду підсолоджувачі. В таких речовинах відсутня глюкозний фрагмент, і вони в кілька сот разів солодше сахарози. Найбільш відомі натуральні підсолоджувачі - тауматин (Е957) і стевіозид (Е960), а також синтетичні підсолоджувачі «нового» покоління - аспартам (Е951) і ацесульфам К (Е950) [15]. Проте, жоден з підсолоджувачів не володіє тими ж органолептичними характеристиками, що і натуральний цукор, тому при виробництві напоїв використовуються суміші підсолоджувачів. Правильно підібрана суміш за смаковими якостями буде відрізнити від цукру.

    Одним з найбільш популярних і економічних підсолоджувачів є суміш цикламата (Е952) і сахарину (Е954). Вони відносяться до «старого» покоління підсолоджувачів. Коефіцієнт солодощі кожного дорівнює 30 і 450-550 відповідно [15], коефіцієнт солодощі для суміші цих підсолоджувачів дорівнює 120-210 [20].

    При заміні цукру на підсолоджувач у виробництві напоїв керуються наступною формулою для визначення необхідної кількості підсолоджувача:

    П = С / Ксл, (2)

    де П - необхідна кількість підсолоджувача, С - кількість замінного цукру, кг, Ксл - коефіцієнт солодощі підсолоджувача.

    Однак така заміна цукру на підсолоджувач при виробництві фруктових соків вважається

    фальсифікацією [15-19] .Очевидно, що розчини з підсолоджувачами мають менший показник заломлення, ніж розчини глюкози, що пов'язано з їх істотно меншою концентрацією.

    Порівняємо показник заломлення води 7% -ного розчину глюкози і відповідного йому за профілем солодощі 0.058% -ного водного розчину сумішевого підсолоджувача (цикламат і сахарин). Для розчину глюкози він становить 1.3534 для t = 25 ° С, а для води і розчину з подсластителем практично однаковий - 1.3329 і 1.3330 відповідно.

    Також в ході експериментів було виміряно питома інкремент рефракції для даного сме-севого підсолоджувача. Для цього було отримано значення показника заломлення для розчинів сумішевого підсолоджувача різних концентрацій: 0,1, 0,5 і 1 мг / мл. Далі була побудована залежність показника заломлення від концентрації. Тангенс кута нахилу отриманої лінійної залежності дорівнює питомій Інкремент рефракції для даного сумішевого підсолоджувача, він виявився дорівнює 0.00145. Для глюкози, сахарози і фруктози він, як вже було сказано, дорівнює 0.00143. Таким чином, значення питомої инкремента показника заломлення для сумішевого підсолоджувача близький до значення інкремента для глюкози, проте їх однакові за профілем солодощі розчини різні за значенням показника заломлення, що пов'язано з меншою концентрацією підсолоджувача в порівнянні з концентрацією глюкози.

    На рис. 5 показані спектри пропускання зразків ФКВ з діаметром порожнистої серцевини

    1.0-

    U 0.8

    Про

    І

    а

    а

    і

    8 06 н W Я

    0.4-

    0.2

    1 + 1 / у ч '\' \

    1 1 1 I 1 '\ \ \ \; 1 / \ t 1 \ r 1

    1 1 1 1 N. / / \ \ _ / \ 1

    У / С / / / / / \ / / ^ V / v. 'Ч «/

    ? - > У

    600 700 800 900 1000

    Довжина хвилі, нм

    Мал. 5. Спектри пропускання ФКВ, заповнених натуральним апельсиновим соком (- - -) і соковмісних апельсиновим напоєм (-), в складі якого присутній штучний підсолоджувач

    284 мкм, заповнених різними видами напоїв: натуральним апельсиновим соком і соковмісних напоїв, що містять штучний підсолоджувач. Для останнього можна бачити зміщення максимумів пропускання в сторону більших довжин віл, що говорить про більш низькому показнику заломлення.

    За спектрами пропускання ФКВ крім вмісту цукру можна також оцінювати зміст вітамінів, заліза, йоду та інших речовин, що поглинають світло у видимому діапазоні. Причому їх наявність в аналізованому продукті ніяк не позначається на точності вищеописаного методу визначення в ньому концентрації цукру. Це пов'язано з тим, що різні речовини надають абсолютно певний вплив на спектр пропускання ФКВ.

    висновки

    Таким чином, отримані результати дозволяють говорити про можливість використання фотонно-кристалічних хвилеводів з порожньою серцевиною для якісного і кількісного аналізу продуктів харчування. ФКВ мають ряд істотних переваг, а саме можливість отримання одночасної інформації про поглинання досліджуваної речовини і його показнику заломлення на ряді довжин хвиль, малий обсяг досліджуваного продукту, малий час відгуку. Все це дозволить спростити і прискорити існуючі лабораторні аналізи і тести.

    Список літератури

    1. Левшин Л. В., Салецький А. М. Оптичні методи дослідження молекулярних систем // Молекулярна спектроскопія. М., 1994. 320 с.

    2. Барсуков В. І. Атомний спектральний аналіз. М., 2005. 132 с.

    3. Зайдель А. Н., Островська В. Г., Островський Ю. І. Техніка і практика спектроскопії. М., 1972. 376 с.

    4. Zheltikov A. M. Microstructure Fibers in Biophotonics // Handbook of Biophotonics: in 2 vol. / Eds. J. Popp, V. Tuchin, A. Chiou, S. H.Heinemann. Photonics for Health Care. Vol. 2. Weinheim: WILEY-VCH Verlag, 2011. Р. 77-103.

    5. Скибина Ю. С., Тучин В. В., Белоглазов В. І., Штейн-маеер Г., Бетге Й. Л., Ведель Р., Лангхофф Н. фотонів-кристалічні хвилеводи в біомедичних дослідженнях (огляд) / / Квантова електроніка. 2011. Т. 41 (4). С. 284-301.

    6. Konorov S. O. Zheltikov A., Scalora M. Photonic-crystal fiber as a multifunctional optical sensor and sample collector // Optics Express. 2005. Vol. 13 (9). P. 3454-3459.

    7. Тучин В. В., Скибина Ю. С., Белоглазов В. І., Чайников М. В., Скибина Н. Б., Михайлова Н. А., Жест-ков П. М., Сілохін І. Ю . Сенсорні властивості фотонів-кристалічного хвилеводу з порожнистої серцевиною // Листи в ЖТФ. 2008. Т. 34 (15). С. 63-69.

    8. Bosch M. E., Sanchez A. J. R., Sanchez Rojas F., Bosch Ojeda C. Recent Development in Optical Fiber Biosensors // Sensors. 2007. Vol. 7. P. 797-859.

    9. Малінін А. В., Скибина Ю. С., Тучин В. В., Чайников М. В., Белоглазов В. І., Сілохін І. Ю., Занішев-ська А. А., Дубровський В. А ., Долмашкін А. А. Застосування фотонно-кристалічних хвилеводів з порожньою

    серцевиною як біологічних сенсорів // Квантова електроніка. 2011. Т. 41 (4). С. 284-301.

    10. Малінін А. В., Скибина Ю. С., Михайлова Н. А., Сілохін І. Ю., Чайников М. В. Біологічний сенсор на базі фотонно-кристалічного світловода з порожнистої серцевиною // Листи в ЖТФ. 2010. Т. 36 (8).

    С. 33-38.

    11. Skivesen N., Tetu A., Kristensen M., Kjems J., Frand-sen L. H., Borel P. I. Photonic-crystal waveguide biosensor // Optics Express. 2007. Vol. 15 (6). P. 3169-3176.

    12. Желтиков А. М. Нелінійна оптика мікроструктури-рова волокон // УФН. 2004. Т. 174, № 1. С. 73-105.

    13. Markowski J., Baron A., Mieszczakowska M., Plochar-ski W. Chemical composition of French and Polish cloudy apple juices // J. of Horticultural Science & Biotechnology. 2009. ISAFRUIT Special Issue. P. 68-74.

    14. Методи загальної бактеріології: в 3 т. / Під ред. Ф. Герхардта і ін. М., 1984. Т. 3. 264 с.

    15. Сарафанова Л. А. Застосування харчових добавок в індустрії напоїв. СПб., 2007. 240 с.

    16. Домашнє приготування вин. Коктейлі. URL: http://vinum.narod.ru/wine7.htm (дата звернення: 09.12.2011).

    17. ГОСТ Р 52186-2003. Консерви. Соки фруктові відновлені. Технічні умови. - Введ. 2002-0101. М.: Изд-во стандартів, 2001. - IV, 27 с. : Ил. ; 29 см.

    18. ГОСТ Р 52184-2003. Консерви. Соки фруктові прямого віджиму. Технічні умови. Введ. 2002-01-01. М.: Изд-во стандартів, 2001. - IV, 27 с. : Ил. ; 29 см.

    19. ГОСТ Р 52474-2005. Консерви. Соки, нектари та коктейлі для харчування дітей раннього віку. Технічні умови. Введ. 2002-01-01. М.: Изд-во стандартів, 2001. - IV, 27 с. : Ил. ; 29 см.

    20. World market. Інгредієнти для харчової промисловості. URL: http: //www.wm-ingredients.com/ru/ products / sweeteners / (дата звернення: 09.12.2011).

    УДК 621.372.825

    ПЕРСПЕКТИВНІ сповільнює системи терагерцового діапазону ДЛЯ ЛБХ

    Н. А. Бушуев1,2, М. В. Давідовіч2, П. А. Шіловскій2

    1ОАО НПП «Алмаз», Саратов 2Саратовскій державний університет E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    У роботі представлений огляд можливих перспективних уповільнюють систем терагерцового діапазону для ЛБХ, розглянуті методи їх аналізу і наведено ряд чисельних результатів моделювання.

    Ключові слова: уповільнюють системи, дисперсія, періодичні структури, функції Гріна, інтегральні рівняння, лампа біжучої хвилі.

    The Perspective Slow-wave Systems of Terahertz Band for TWT

    N. A. Bushuev, M. V. Davidovich, P. A. Shilovski

    In this paper the review of terahertz perspective slow-wave systems is presented for TWT.

    The methods of modeling have been considered and some numerical results are presented.

    Key words: slow-wave systems, dispersion, periodic structures, Green's functions, integral equations, travailing wave tube.

    Вступ

    Освоєння терагерцового діапазону (ТГД) пов'язане з проблемою створення для нього генераторів і широкосмугових підсилювачів з високоякісними параметрами. Системи в розглянутому

    діапазоні займають проміжне положення між радіофізичними (СВЧ) структурами (пристроями) і оптичними структурами. ТГД захоплює міліметрову і субміліметровому область довжин хвиль в низькочастотної частини і інфрачервоний - у верхній частині. Це обумовлює труднощі створення терагерцових систем. У даній роботі розглянуті уповільнюють системи (ЗС) для широкосмугових ЛБВ міліметрового і терагерцового діапазонів, що дозволяють отримувати підсилювачі в цих діапазонах з прийнятними параметрами. ТГД характеризується малими розмірами ЗС, при цьому зі збільшенням частоти сильно зростають втрати, а зі зменшенням довжини хвилі скін-ефект стає все більш аномальним. У низькочастотної частини ІК діапазону скін-ефект може знову стати нормальним, але на дуже високих частотах (в інфрачервоному і оптичному діапазонах) струм зміщення стає порівнянним з струмом провідності, і поле починає добре проникати в провідники. Тут скін-ефект слабкий - поле сильно проникає в метал на довжині близько довжини хвилі, а сам метал описується

    © Бушуєв Н. А., Давидович М. В., Шиловський П. А., 2012


    Ключові слова: Фотон-КРИСТАЛІЧНИЙ хвилеводу /ОПТИЧЕСКИЙ СЕНСОР /PHOTONIC CRYSTAL WAVEGUIDE /OPTICAL SENSOR

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити