HUT60392A - Fiber optic interferometric sensor - Google Patents
Fiber optic interferometric sensor Download PDFInfo
- Publication number
- HUT60392A HUT60392A HU91881A HU88191A HUT60392A HU T60392 A HUT60392 A HU T60392A HU 91881 A HU91881 A HU 91881A HU 88191 A HU88191 A HU 88191A HU T60392 A HUT60392 A HU T60392A
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- light
- optical fiber
- fiber
- optical
- fiber optic
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 145
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 129
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 74
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims description 56
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 52
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 26
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 25
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 11
- 102000014150 Interferons Human genes 0.000 claims description 9
- 108010050904 Interferons Proteins 0.000 claims description 9
- 229940079322 interferon Drugs 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 6
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 6
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims 9
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims 3
- 108010044467 Isoenzymes Proteins 0.000 claims 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims 1
- RFIXURDMUINBMD-UHFFFAOYSA-N bufeniode Chemical compound C=1C(I)=C(O)C(I)=CC=1C(O)C(C)NC(C)CCC1=CC=CC=C1 RFIXURDMUINBMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 claims 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims 1
- 230000006353 environmental stress Effects 0.000 claims 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 230000004044 response Effects 0.000 claims 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 64
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 14
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 9
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 5
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 3
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 3
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 230000002087 whitening effect Effects 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 2
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dichloroethane Chemical compound CC(Cl)Cl SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRQUFUKTQHISJB-YYADALCUSA-N 2-[(E)-N-[2-(4-chlorophenoxy)propoxy]-C-propylcarbonimidoyl]-3-hydroxy-5-(thian-3-yl)cyclohex-2-en-1-one Chemical compound CCC\C(=N/OCC(C)OC1=CC=C(Cl)C=C1)C1=C(O)CC(CC1=O)C1CCCSC1 KRQUFUKTQHISJB-YYADALCUSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000005747 Carum carvi Nutrition 0.000 description 1
- 240000000467 Carum carvi Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010011469 Crying Diseases 0.000 description 1
- 241000406799 Deto Species 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 108010015776 Glucose oxidase Proteins 0.000 description 1
- 241000243251 Hydra Species 0.000 description 1
- 241000143248 Idaea laevigata Species 0.000 description 1
- MMOXZBCLCQITDF-UHFFFAOYSA-N N,N-diethyl-m-toluamide Chemical compound CCN(CC)C(=O)C1=CC=CC(C)=C1 MMOXZBCLCQITDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- 241001237745 Salamis Species 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241001415849 Strigiformes Species 0.000 description 1
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 210000002565 arteriole Anatomy 0.000 description 1
- WHGYBXFWUBPSRW-FOUAGVGXSA-N beta-cyclodextrin Chemical compound OC[C@H]([C@H]([C@@H]([C@H]1O)O)O[C@H]2O[C@@H]([C@@H](O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O3)[C@H](O)[C@H]2O)CO)O[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]3O[C@@H]1CO WHGYBXFWUBPSRW-FOUAGVGXSA-N 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 210000000941 bile Anatomy 0.000 description 1
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000013522 chelant Substances 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 210000003195 fascia Anatomy 0.000 description 1
- 238000002839 fiber optic waveguide Methods 0.000 description 1
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000004 hemodynamic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N isoniazide Chemical compound NNC(=O)C1=CC=NC=C1 QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001926 lymphatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000008385 outer phase Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 239000003016 pheromone Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 235000015175 salami Nutrition 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N trichloroethylene Natural products ClCC(Cl)Cl UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/266—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light by interferometric means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/268—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light using optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/43—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
- G01N21/431—Dip refractometers, e.g. using optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/43—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
- G01N21/431—Dip refractometers, e.g. using optical fibres
- G01N2021/432—Dip refractometers, e.g. using optical fibres comprising optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/45—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Description
A találmány targya száloptikás érzőkélö, biomedikális és egyeb lel ha szaglásra· Részleteiben, a találmány olyan száloptikás érzékelőre vonatkozik, amely egy fénysugár fázisának egy másikéval történő összehasonlítását hasznosítja, ahol az egyik sugár egy analyte-re érzékeny, míg a másik referenciaként használatos. A fázisöBszehasonlitást interferencia-technikával valósítja meg.
A hagyományos száloptikás érzékelőknél egy vagy töbu hullámhosszúságú fényt juttatnak el egy optoelektronikus oázisegysegtől egy disztális erzekelőeleízhez egy száloptikás fényvezetőn keresztül. Az említett disztális érzékelő elem az analizálandó környezeten belül van elhelyezve. Az érzékelő elem modulálja a beérkező fényt ismert módon egy vagy több analyte jelenlétével részarányosén, melyeket a környezetbe helyeztek. Az Így modulált fény azután visszatérítődik a bázisegységbe ugyanazon a bemeneti optikai szálon keresztül, vagy agy, illetve több másik szálon át. Az analyte vagy anaxytek szintjére következtetni lehet a szenzortól a bázisegyseghez visszatérő optikai intenzitás mennyiségi becslésivel, tekintetbe véve a szenzornak átadott, illetve oda átvitt optikai intenzitást. Azokat a rendszereket, amelyek a mennyiségi optikai intenzitás-becslést alkalmazzák, a leírásunkban lntenzitás^-modulált érzékelő rendszerek”-kent említjük.
Egy, a technika ismert szintje szerinti intenzitas-modulált érzékelő rendszernél az érzékelő elem reaktív kémia jellegű, amely lényegileg teljességében egy, a tobbuiódusú optikai szálban magában, annak disztális vógeben kialakított üregben van elhelyezve. Az egy vagy több hullámhosszúságú fényt a szál közelebbi végétől a perforált disztális véghez adják at, ahol a fény • · · kölesjnhatasba láp a reaktív kémiai anyaggal, amely egy fluoreszcens, vagy optikailag tompító anyagból állítható össze. A fluoreszcens emisszió nagyságrendje, vagy a tompító anyag optikai tompításának mértéke általában arányos a konkrét analyte koncentrációjával, amely analyte érintkezésben áll az optikai szál disztális végével· A fluoreszcens intenzitás, vág; az optikai toir.pitás foka az optikai szál közelebbi végénél elhelyezett műszerekkel mérhető·
A hagyományos intenzitás-modulált érzékelő rendszereknél egyik probléma az, hogy a fény modulálását az analyte koncentrációjától független tényezők is befolyásolhatják· Ha a sokmódusú optikai szálat az átereszt é a során hajlítják, akkor a szenzorhoz továbbított fény egy részé elveszhet azáltal, ho^-y a szálban vezetett módusok /rezgésmódok/ átalakulnak sugárzási módusokká· tizen túlmenően a szenzortól visszatérő fény egy része elveszhet ugyanezen mechanizmus alapjan. tizen fényve estese get helytelenül az analyte-koncentráció változásaként lehet értelmezni, mivel korreláció áll fenn az analyte szintje és a fénymoduláció foka között· Tény az, hogy valamennyi, az optikai szálban haladó optikai energia abszolút nagyságrendjét befolyásoló tényező a rendszer által tévesen, illetve helytelenül az analytekoncentráció változásaként értelmezhető· tizek a tényezők magukbaíoglaljak - de nem korlátozódnák ezekre - a megvilágítás intenzitásának változásait, az optikai száx csatlakoztatási pontjainál beI
- 4 következő átvitel-váltózások, valamint a szenzoron bellii· azaz saját változásom, mint például a megvilágított anyag optikai '‘fehérítése ·
Az egyes intenzitas-modulalt érzékelő rendszereknél észlelhető másik probléma az igen alacuony működési összhatásfok· amely [gyakran kisebb· mint 10~^υ. tóz az extrém alacsony működési összhatásfok szigorú korlátozást Jelent a rendszernél· Annak érdekében, hogy ilyen ellentétes feltételek között fenn lehessen tartani a megfelelő jel-zaj viszonyt, nagy intenzitású megvilágítást /azaz lézert vagy ivlámpát/ és nagy hatásfokú detektorokat /azaz elektronsokszorozó csövet/ kell használni. Gyakran van szükség komplex és költséges hullámhossz-szelektáló készülékekre annak érdekében, hogy optimálisan összeilleszthessék a megvilágítást az érzékelő anyaggal.
A sugárforrástól és detektortól megkívánt spektrális energia és hatásfokJellemzők miatt törekszenek arra, hogy a hagyományos intenzitas-modulalt érzékelő rendszerek alkatrészeit szilárd optikai készülékekre cseréljék, ezek azonban nem különösen sikeresek a blomedikális érzékelés területén.
Szamos intenzitás-moduléit érzékelő rendszerrel kapcsolatos néhuny problémát meg lehet oldani azáltal, hogy egymódusú polarizáció-megóvó száloptikás hullámvezetőt alkalmaznak az interferon» trlás érzékelőrendszer kialakításához, amint ezt az U6-Pö 4,t>9/.ö/6 számú leírás Ismertti.
- 5 agy ilyen rendszernél egy koherens sugárforrásból - mint amilyen a lézer - származó fényt egy fény sugártörőn vezetik át, amely a fény egyik felét egy referencia-szálba, mig a másik felét egy éráékelő-szálba juttatja· Az érzékelő-szál a környezethez csatlakozik, amelyet mérni szándékoznak, éspedig úgy, hogy a fény fázisát egy környezeti jellel modulálják· Mindkét szálban haladó fényt ezután újra egyesitik egy második fénysugártörő segítségével és bevezetik egy fotodetektorba, amely csak a kombinált jel amplitúdójara érzékeny· A rendszer úgy van beállítva, hogy pontosan nulla jelet keltsen egy olyan környezetviszonybeli változásra, amely egy nem-nuna jelben jelentkezik, azaz verődik vissza· amíg az ilyen rendszer szignifikánsán megnövelt érzékenységet mutat a környezeti jelekre az intenzitás-modulált érzékelőrendszerekhez kepest, maga az egész rendszer más problémákat mutat, a rendszer Mach Zehnder elrendezéséből adódóan, mint például az, hogy optikai detektorok szükségesek, melyek az optikai szalak disztális végénél vannak elhelyezve, továbbá igen komplex jelfeldolgozó algoritmusokra van szükség ahhoz, hogy megkapjuk a kívánt nem-nulla jelek mennyiségi meghatározását· rézért a jelen találmány tárgya olyan száloptikás érzékelő/rendszer/ létrehozása, amely nem az intenzitás-modulálásra van építve egy vagy több analyte koncentrációjának meghatározásához.
A találmány tárgya továbbá olyan száloptikás érzékeló/rendszer/ létrehozása, amely érzéketlen a kör* 6 · nyesett és egyéb zajforrásokra.
Ugyancsak tárgya a jelen találmánynak egy olyan száloptikás érzékelő/rendszer/ létrehozása, amelynek hatékony sági szintje lényegesen nagyobb, mint a hagyományos száloptikás érzékelőrendszerek·
Még további tárgye e jelen találmánynak olyan szálptikás érzékelő/rendszer/ létrehozása, amely igen egyszerű, jelfeldolgozó algoritmusokat alkalmaz a mért változások számszerűsítéséhez·
A találmány szerinti berendezés egy vagy több anelyte folyékony közegben való koncentréció-változásának detektálására szolgál· A berendezés tartalmaz 9gy első és egy második egyrezgésmódú /egymódusú/ optikai szálat, ahol legalább az első optikai szál rendelkezik egy érzékelő szakasszal, amely lehetővé teszi a szálon belül haladó vezetett fény fázismodulálását az érzékelő szakaszt körülvevő közeg által, a hullám eltűnő, elenyésző komponensén át· A berendezés tartalmaz továbbá az ismert jellemzőjü fényt az első és a második optikai szálba bevezető eszközt· üzen kívül van eszköze az első és a második optikai szálból érkező, illetve kibocsátott fény optikai keveréséhez, ho^y kialakuljon egy, a két optikai szálban haladó fény kölcsönös fázisára jellemző diffrakciós sávkép· Vannak eszközei ezen diffrakoiós sávkép megfigyelésére, úgyhogy a reprodukálható jellegváltozásokat vonatkozásba hozhatjuk az analyte-koncontráció változásaival· Mig a jelen találmány elsősorban az egy vagy több anyagminta, vagy anelyte koncentrációjának in vivő detektálására és mé• · résére irányul, a berendezést használhatjuk fizikai hatások - mint pl. nyomás, hőmérséklet és alakvaltozás detektálásához is és a berendezés előirányzott használati területe nem tekinthető a találmány oltalmi körének korlátjaként.
iílterően a hagyományos intenzitáa-modulált érzékelő rendszerektől, a találmány szerinti száloptikás érzékelő nem alapit az optikai szálban haladó fényhullám modulációjára sem a2 analyte, sem valamely közbenső reaktív vegyszer által. Ahelyett a találmány értelmében az analyte koncentrációját a két jól jellemzett fénysugár fázisának egymással való összehasonlítása útján merjük. Az egyik fénysugárét - nyalábot - szálLitó optikai szál érzékeny az analyt-re, valamint a zajforrásokra, mig a másik fénysugarat szállító optikai szál csak a zajforrásokra érzékeny. Az analyte szintjére következtetni lehet a két fénysugár szuperponálásaval, miáltal egy, csak az analyte koncentrációjától függő interferenciaKöpet - mintát - származtathatunk. A zaj Közrehatása közös módusú jelkent jelentkezik mindkét fénysugárban és nem befolyásolja az interferenciaKépét.
A íazisö-sz” hasonlít ást az interferenciaképnek egy detektorra vagy a detektorok sorára irányításával, valamint a kevert fénysugara* közötti fázishoz viszonyított diffrakciós savok relatív térbeli hely setével végezzük, ártól a fázis az analyte-szint indikációját biztosítja. a vezetett hullám fázismodulaciója segítségével a hullám eltűnő Komponensével való Kölcsönhatás út• ·
- 8 • · ·· ·····« · ···· ·· ·· · ·· ján lecsökkenthető az optikai csillapítás egy önkényesen választott alacsony szintre. Avultál, hogy a fázist használjuk az intenzitás névése helyett, az anslyte szintjének mérése érzéketlenné válik az optikai szálak hajlitásábói és egyéb, intenzitáaiaódositó hatásokból adódó energiaveszteség iránt·
A találmány szerinti érzékelő rendszer összhatösonysaga kielégítő nagyságú ahhoz, hogy megengedje a nem költséges és megbízható, általánosan használt szilárdtest-alkatrészek alkalmazását. Az interferencia-módszer biztosítja az ismert technológiák határát megközelítő érzékenységi szintet· £z kikűssöoöli a azenzor nagyere jd megvilágítását· A mérési módszer érzéketlen a hullámhosszra, legalábois nem elsőrendűen mindaddig, amíg a szelektált hullámhossz nincs közel az analyte abszorpciós csúcsértékéhez, s Így lehetővé válik infravörös lézer-diódák alkalmazása sugárforrásokként, valamint germánium- vagy sziliciumbázlsú fotoszenzorok detektorokként való használata·
Mivel a szilárdtest-alkatrészek /elemek/ ezen típusait szelesxőrűen alkalmazzák Különböző iparágakban, beleertve a távközlési ipart, az alacsony költség és gyors, egyszerű beszerezhetőség igencsak kedvezővé teszi alkalmazásukat a találmány szerinti erzéKelőkben.
Az olyan interferonétereknél, amilyeneket a jelen találmányban h^sználunK, uz érzékelő optikai szálban haladó fénysugár fázisa megváltozik, ahányszor a szál optikai úthosssúsága változix· belátható, hogy az opti• · » · :
- 9 kai útnossz egyenlő a fénytörési index és fizikai úthussz Ezox*zatával. Akár a fénytörési index, akár a fizikai úthossz változása tehát változtatja az optikai úthoeszat. Az interferométrikus bzenzornak /érzékelőnek/ ezért alkalmasnak kell lennie az optikai úchossz, mint az analyte-s^int függvényének modulációjára, fiz az optikai úthoasz-íaodulació olyan szenzor útján valósítható meg, amely erzekeny az egyik szálág fizikai megnyúlására, ami tehat megváltoztatja a fizikai úthosszát.
Általában az ilyen fizikai megnyúlást a nyomás, a hőmérséklet, stb. változása hozza létre. Az előnyös szenzor azonban olyan, amelynél az optikai úthossz változása a külső közeg fénytörési index-változása miatt következik be.
A találmány szerinti érzékelő rendszer egyik jellemzője, hogy az első optikai szül tartalmaz egy érzékelő szakaszt, ami megengedi, hogy az első optikai szálban haladó vezetett hullám eltűnő i*esze kölcsönhatásba kezűijön az érzékelő szakaszt körülvevő közeggel. A fónynullam eltmő Komponense sebességváltozásként fogja érzékelni az erzekelő szakaszt körülvevő közeg fénytörési index-változását, óz a sebességváltozás szükségképpen a teljes vezetett fényhullám fázisváltozásaban fejeződik ki, illetve jelentkezik, a második optikai szálban zavartalanul haladó fénysugárhoz viszonyítva, tőivel az analyte koncentrációjának változásait normál körülmények között a fénytörési index változásai kísérik valamely lineáris sor szerint, ezért a rendszer érzékeny lesz a • ·· ·· · I · « • · ·· ······ · ·*·« «· ·· · ·«
- 10 koraivevő közegben jelenlévő analyte szintjére.
izén jellemző egyik előnye az, hogy ha ceak a vezetett fényhullám eltűnő részét tesszük ki a körülvevő közegnek, akkor a fénysugár, mint csapdában bennmarad az optikai szál magjának geometriai határai között és nem szóródik bele az említett közegbe, mint ez a hagyományos öugárzóvégú geometriáknál történik.
Az említett Jellemző egy további előnye, hogy az eltűnő hullámnak a körülvevő médiumba való Behatárolt behatolási mélysége csökkenti az optikai gyengülést, ami a fénynek valamely közegen /médium/ való áthaladásával kapcsolódik, s Így lehetővé teszi a kisebb energiájú kezdeti megvilágítást.
ijégegy további előnye ennek a jellemzőnek, hogy a csökkentett energiaáram es a kis behatolási mélység kisebo optikailag keltett károsodást okoz a körülvevő közegben, egy hatást, amelyet összességében a fluoreszcens folyamat során kialakult szobád gyököknek. lehet tulajdonítana amit általában fényképészeti fehérités-ként említünk, iízan fényképészeti fehérítés! együttható csökkentése megengedi az alacsony koncentrációjú indikátox-anyagmintax használatát és hasznosan kiterjeszti az érzékelő vegyszer élettartamát.
A találmány nagy előnye, hogy ugyancsak alkalmazhatóak azok az analyte-vegyszerek, amelyek inkábo abszorbeáltai, mint fluoreszcencia-valtozásokat mutatnak, mivel az abszoibealás változása a fénytörési index változását is előidézi. Az abszorbens vegyszerek sokkal in• · : \l· f . ·?,· • « « · « · 4 * 4 · 4 *··· ·· · · « · 4
- II kabb elterjedtek, mint a fluoreszcens vegyszerek és ezért könnyeboen beepithetŐK, bejuttatható^ a rendszerbe. Továbbá azoknál a hullámhosszaknál, amelyek abszorbealasi csúccsal társulnék a spektrumban, a fénytörési index erősen, hirtelen változhat a vegyszerben fellépő kis változásoknál, az anomaliás diszperzió régiójában·
A találmány szerinti érzékelő rendszer egy még további jellemzője, hogy el van látva eszközzel az ismert jellemzője fény bevezetésére mindkét egymódusú /egy-rezgésmódú/ szálba, elsősorban azáltal, hogy mindkét fénysugarat ugyanabból a koherens sugárforrásból -pl, lézerből - vesszük. Hlzen jellemző egyik előnye, hogy a fázis valamely változása nem következhet be a tápsugárforrás fluktuációjából adódóan, viszont szükségképpen bekövetkezik az érzékelő szakaszt körülvevő közeg változása következtében, amit azutan vonatkoztathatunk az analyte -kon cent rációban bekövetkező változással.
A találmány szerinti érzékelő rendszer előnyös kiviteli alakjainál legalabo egy első optikai szál elliptikus maggal és egy nea-forgasszim^etrikus bevonattal rendelkezik. Az előzőekben ismertetett struktúra egyik Jellemzője, hogy elliptikus mag esetében a szalon belül vezetett nullám polarizációja megőrizhető. Egy továobi jellemzője ezen struktúrának az, hogy nem-iorgásszi^netriKUB bevonat alkalmazása révén ezt a oevonatot fokozatosan eltávolíthatjuk szimmetrikus módon, miáltal a mag egyik oldala szabaddá válik, miközben a mag maráció κ részét körülvevő burkolat még megmarad és Így fenn• · ί·« • · • · ·· ·<···« · *· * · ·· «· · «4
- 12 tartható a szül szükséges strukturálié egységessége, integritása.
Á találmány továbbá eljárást ad egy folyékony közegben lévő analyte-koncentració változásának detektálásához· üs az eljárás az alábbi lépesekből állt
- az optikai szál egy szakaszát bemeritana egy fojjékony közegbe;
- ismert karakterrel rendelkező fényt vezetünk he az optikai szálba# végül
- megfigyeljük a fény fázisát az optikai szálban úgy, hogy detektáljuk a folyékony közegben lévő analyte-koncentráció változásából adódó fazlsváltozást.
Így a jelen találmány berendezést és eljárást ad egy analyte koncentrációjának meghatározására száloptikás érzékelő rendszer használatával, ami fázis-őszszehasonlitáson alapul, az analyte koncentrációjának meghatározásához· Az érzékelő rendszer a vezetett hullám eltűnő, elenyésző hullámrészét hasznosítja és lehetővé teszi, hogy a vezetett hullám érzékeny legyen a külső közegben bekövetkező fénytörési index-váltó zásokra. Az eltűnő Hullámok Így kölcsönhatásba lépnek az említett közeggel és egy vezetett hullam-fáziskulönoséget hoznak létre, amit azután analizálunk, az analyte-koncentráció meghatározása céljából·
A találmány tárgyának, jellemzőinek és előnyeinek részletes ismertetését a továbbiakban a szakterületen jártasok számára az alábbi leírás tartalmazza az előnyös kiviteli alakok kapcsán, amelyeken példakuppen bemutatjuk a találmány legkedvezőbb megvalósitásait a csatolt ábrák segítségével, s amelyek közüli
- az 1. ábrán a találmány szerinti száloptikai intcrferoretrikus érzékelő vázlata láthatói
- & 2. áora erősen felnagyított nézetben mutat be egy maratott optikai szálát egy fényhullámmal, amit vázlatosan tüntettünk fel, ahhoz viszonyítva|
- 5· ábránk részletesen mutatja be a 2. ábra szerinti szál maratott szakaszát;
-4. áoiánkon a találmányban alkalmazott érzékelő egyik kivitoli alakja metszetben latható;
- az 5a· ábra perspektivikusan mutat egy optikai szálat, amely előnyösen használható a találmánynál, a vékony polimer ütéscsökkentő, illetve védőbevonattal, ami itt nem látszik}
- az 5b. ábrán perspektivikusan latjuk a maratási módot, ami ez 5a· aura szerinti optikai szál Kodifikálásánál használhatój
- az 5c· ábránkon az 5a. ábra szerinti szál perspektivikus képe látható, a maratás után;
- 6. ábránk a találmány szerinti száloptikai interferometrikus érzékelő vázlatát mutatja, amelynél többszörös hullámhosszakat alkalmazunk;
- a 7· ábra erős nagyításban, vázlatosan mutatja be a maratott optikai szálat, két fényhullámmal ahhoz viszonyítva:
- a 3. ábrán a találmány szerinti száloptikás • *· ·*'» X ♦**·
-··♦··*· ·* • · · · · ···· · · ···· ·· ·· · interferon» trixus éraékelő vázlatos képe látható, amely* nél többszörös hullámhosszakat alkalmaztunk5
- a 9. ábra a találmány szerinti száloptikás interferon»trikus érzékelő vázlatos képe, ahol a sugárforrás optikai szigetélését szolgáló berendezés van alkalmazva;
- a 10. ábrán a találmány szerinti száloptikás interferometrikus érzékelő vázlata látható, ahol a sugárforrás optikai szigetelésére egy másik berendezés nyert alkalmazást;
- 11. áóránk a találmány szerinti száloptikás interferometrikus érzékelőt mutat vázlatosan, ahol egy még további berendezést alkalmaztunk a sugárforrás optikai szigetelésére;
- a 12a. ábrán egy olyan száloptikás rendszer vázlata látható, amely interferenciamezőt hoz létre, melyből a fázisváltozás iránya meghatározható;
- e 12b. ábra olyan szálqptlkás rendszer vázlata, amely másik interferenciamezőt hoz létre, melyből a fázisváltozás irányát meg lehet határozni; végül
- a 13. ábránkon a jelen találmány szerinti száloptikás interferometrikus érzékelő vázlatát láthatjuk, amely mind a Mach-Zehnder-féle, mind a Michelsonfele interferometrikus jeleket alkalmazza, mind a sugár forrás, mind az analitika értékelésére.
Visszatérve mármost az 1. ábrához, azon a találmány ezerint kialakított száloptikás interferometrikus alap 10 érzékelő rendszer vázlata látható. tíz a 10
4« ·· *· · ·»«···· « · • · · ·· · · 9é .·... ·,.· ··:· ·.,<
érzékelő rendszer a Mchelson-tipusú interferőméter elvon alapul. A 10 érzexelő rendszer tartalmaz egy 12 lézerdióda sugárforrást, amely az előnyös kiviteli alaknál egy szilárd halmazállapotú infravörös lézer-dióda lehet. Ilyen infravörös lézer-diódák általánosságban kaphatók a távközlési iparban os ©2ek töbonyira adaptálhatóak a jelen 10 érzékelő rendszerben való alkalmazáshoz. Ezek az infravörös lezer-diódák általában magas teljesitőképeseéget, kis energiaigényt, hosszú élettartamot, bizonyos hullámhossz-hangolást, optikai koherenciát, saját 'Wegjele.wthty polarizációt, magas fényerőt, kompakTV/footprint/ es alacsony költségét mutatnak fel.
Egy egy-rezgésmódú 16 optikai szálat alkalmazunk, amely fogadja, felveszi a 12 lézer-dióda sugárforrás kimenetét. Ezt a 16 optikai szálat egy, a kereskedelemben kapható 20 száloptikás csatolóhoz Kapcsoljuk, amely, mint ez a szakember szamara nyilvánvaló, elosztja a bemenő sugarat két vagy töbo kimenő szalba. A 20 száloptikáé csatoló megtartja a bőménŐ sugár fázis- én frekvenciainformációjat, azonban csökkentett amplitúdón, mivel a bemenő fény magosztódik mindegyik kimenőszál között. A bemutatott kiviteli alaknal két 24 és 26 kimenő szál található. Pontosabban, a 24 kimenő szál érzékel őszéiként, mig a 26 kimenő szál referenciaszálként szolgál. Mindkét 24 és 26 kimenő szál, hasonlóan az első 16 optikát szálhoz, egy-rezgésmódú optikai szái, de nem szükségszerűen azonos szerkezeti felépítéssel. Ezenkívül mind a 16, mind a 24 és 26 szál előnyösen pola·· · · · · · · 4 ··«···· ·· • · ν···· ·· • · · · ······ ·
- 16 - ...........
rizáció-megtartó szál, ami azt Jelenti, hogy ezen szálakban a lézersugár megtartja polarizációját· A 16, 24 és 26 szálak kialakításának részleteit ezen polarizációmé gtart au i Jelleg elérese céljából, az 5a. ábrára hivatkozva ismertetjük majd.
Az érzékelő 24 kimenő szálnak van egy 50 érzékelő eleme, amely annak a központtól távoli végén helyezkedik el. legtágabb értelemben ez a 50 érzékelő elem valamilyen típusú érzékelő-közeg lehet, amely a 24 kimenő szál Központtól távoli vége közelében van elhelyezve, s amely önmagában ismert módon reakcióba lép egy analyte-el, annak érdekében, hogy fénytörési index-változást hozzon létre az érzékelő közegben·
Másik változatként a 5θ érzékelő elem lehet egy, a közvetlen közelben lévő folyadéktérfogat, melyηβκ fénytörési indexe önmagában ismert módon változhat azáltal, illetve olyan mértékben, amint az analyte koncentrációja változik· mindkét esetben a fénytörési indexnek az orzékelő elemben vagy a 50 érzékelő elemben történő változását úgy lehet detektálni, hogy a fényforrás elenyésző, eltűnő részét kitesszük az érzékelő közeg hatásának· A hullám csupán egy elenyésző részének használata .és annak jellegzetességei a 2· és 5· ábra kapcsán Kezűinek ismertetésre·
A referencia 26 kimenő szálnak 52 referenciaeleme van, annak a középrésztől távoli végén elhelyezve· Mind a referencia 26 kimenő szál, mind az érzékelő 24 kimenő szál általában - nem ábrázolt - homlokfelület17 refleKtorban végződik, amelyek megfordítják az egyes ezalak belsejében haladé sugár irányát és visszairányitják a sugarakat a 20 száloptikás csatolóhoz. A 20 száloptikás csatolón a két visszatérő sugár keveredik, vagyis pontosabban szuperponálódik egymásra, úgyhogy Össze lehet hasonlítani a fázisukat. A fázisok viszonyára jellemző egy interferencia-mező, Esélyét a két visszatérő sugár önkorrelo.c 16ja gerjeszt. Mivel a két visszatérő sugár egy-rezgésmódú szálakba van bezárva”, Így nincs viszonylagos hajlás a két sugár között és a gerjesztett interferencia-mező u.n. rekombinációs pontot” mutat az u.n. párhuzamos sáv”-jsleneég helyett.
Van egy 56 detektor egység, amely a 20 száloptikás csatoló kimenetéhez 5^ optikai szál útján van csatlakoztatva, amelynek nem kell polarizáció-megtartónak lennie. A 34 optikai szál és a 56 detektor-egység veszi, illetve fogadja az újraegyesített hullámot, amelyet az érzékelő- és a referenciasugárnak a 20 száloptikás csatolónál való szuperponalása hozott létre. A szuperponált hullám amplitúdója - amit a 56 detektor-egység detektál valamely időpontban - Jeleníti meg az érzékelőés a referendiasugár közötti relatív fázist, az egyes sugarak adott polarizációs szögéhez. Ha az optikai úthosszát, amit az egyik sugár megtesz, egyenletesen megváltoztatjuk egy fel-hullamhoisszal, akkor a két sugár közötti relatív fázis elmozdul O-tól 2ΠΓ radiánra, éspedig szinuszgörbe-alakban, Ez változást hoz létre a 56 detektor-egység által detektált szuperponált hullám • 4
- 1Ö amplitúdójában, é8pedig analóg módon aszal, amit detektálhatnánk a szinuszvonalae diffrakciós mező ortogonális keresztezésévei, ami a bajlőtt-hullámú interferogramban észlelhető. A fél-hullámhosszúságú ismétlési periódus a tóichelaon-interferométerek kettős áthaladási természetéből adódik, illetve annak tulajdonítható.
Amiatt, hogy teljesen koherens érzékelő- és referencia-sugarakat kapunk egyenlő erősséggel és azonos polarizációs szögekkel, tökéletesen lerontó és felépítő interferencia volna elérhető a azuparponált hullám eredő intenzitásával, ami nulla és a sugárforrás bemeneti intenzitása között mozog, a fázis függvényében· Hagyományosan egy láthatósági együtthatót használnak a szuperponáltsági hatékonyság vagy tökéletesség mérőszámaként· A láthatósági együttható a tökéletes erősítő- és lerontó /kioltó/ interferencia egysége, amely a nulla irányában csökken, amint a hatékonyság csökken· A szuperponalás hatékonyságának valamely csökkenése általában a nem-összehangolt polarizációs szögeknek, a nem-egyenlő erősségnek vagy a két sugár közötti koherencia kiegyensúlyozatlanságának tulajdonítható.
A optikai szálban haladó kimenő sugár, amely az érzékelő- es a referencia-sugár optikai szuperpozícióját jeleníti meg, hatást gyakorol a j>6 detektoregységre, amely azutan egy kimenő 3Ö elektromos jelet hoz létre, mely arányos lesz a detektorba jutó szuperponált sugár belépő optikai intenzitásával. Valamelyik • ·
- 19 sugárnál az optikai üthess» megváltozása változást eredményez a 56 detektor-egyseg kimenő elektromos jelében, amely egyúttal az interferométer fel-hullámhossznyi fázisviszonyának a jele, és szinuszosan változó értékű.
Amint ezt már az előzőekben jeleztük, az optikai úthősez változását az érzékelő sugár úgy érzékeli, mint a 50 érzékelő-elem fénytörési index-változásának következményét. így, a fénytörési index változása es következésképpen egy analyte jelenléti szintjének mérése megvalósítható a kimenő $8 elektromos jelből.
Az 1. ábrán látható Micheisou-féle interferométer a más típusú interferonéterekkel szemben előnyöket mutat. Slőszöris, mivel véglap-reflektorai vannak, melyek visszafordítják a sugár terjedési irányát és viszszairunyitjak azt a sugárforrás felé, így lehetővé válik a ezálvégek elhelyezése egy analyte-medenceben, miközben az optoelektxonikus alapegység /például a 12 lézerdióda és a 56 detektor-egység/ egy távolabbi helyszínen lehet elhelyezve. Kz ellentétes a Mach-^ehnder-fele kialakítással, anol az optikai detektorokat a szálak központtól távoli végeinél kell elhelyezni. Másodszor, mivel a Michelson-tipusú interferométerben a fény kétszer halad át ugyanazon a szálhosszon, igy az optikai útnossz kétszer olyan érzékennyé tehető a zavarokra, mint az egyutas kialakítású fóach-Zehnder féle interferométér. Harmadszor, a 20 száloptikás csatoló és a 50 érzékelő-elem, illetve a 52 referencia elem közötti teljes szalhosszúJ
- 20 ság intorfeiOmetrikailag érzékeny, vagy érzékennyé tehető, megengedve a kétszeresen tekercselt /duplaspirális/ érzékelőket, melyek tökéletesít itt érzékenyéégüek, összehasonlítva a írás megoldások rövid Fabry-Porot féle többszői'Ös áteresztési! üregeivel.
Negyedszer, a Michelson-féle elrendezés által gerjesztett interferencia-mintázat igen jól jellemezhetően szinuszos, iiás típusú interferométer-kialakitások sokkal komplexebb' mintázatot eredményeznek, ami sokkal kbíÉexebb Jelfeldolgozó algoritmusok használatát kiváaja meg, hogy a kivánt mérést biztosítsuk.
Miként az előzőekben jeleztük, lehetséges a jelen találmányhoz használható érzékelő megszerkesztése, amelynél az optikai úthocsz változását a fizikai úthossz változásával érjük el. Például, ha egy enzimet érintkeztemjuk száloptikás intarferométar egyik szárában levő szállal es az enzimet a termékbe kerülő anyaggá lehet átalakítani, akkor a2 alapvető exoterx reakció a helyi hőméx’sóklet emelkedésit fogja előidézni. Ez a hőmérsékleteűiolkedés azt fogja okozni, hogy az optikai szál kitei'jod és létrehozza az úthossz fizikai változását. Ez történik például a szabad glukóz hidra ,-én-poroxidda es glukousawá való oxidációjakor, glukóz oxidáz enzim Jelenlétében, a szollal érintkezve.
Az előzőekben tárgyaltakból azonban belátható az, hogy egy interferoEietriúe érzékelő /szenzor/, amely Kizárólag a fizikai úthosez-v&lmozásra támaszkodik, csak a fizikai tulajdonságok - mint a nyomás, a hőmér i
* · w
- 21 séklet és a hajlító- vagy húzóiészültség - változásainak detektálására korlátozódik. A fénytörési index változására alapuló érzékelő nincs korlátozva a környezetben bekövetkező szigorúan fizikai tulajdonságváltozásokra· hanem alkalmazni lehet egy kémiai közeg vagy analyte koncentrációjának méréséhez is. így mérni lehet az analyte-szintben beálló változást, ami az érzékelő-közegben a fénytörési index változását eredményezi.
Különösen előnyös az olyan interferonétrikus érzékelő, amely a fénytörési index módosítása alapján működik és ehhez a vezetett fényhullám eltűnő részét használja fel. Ismeretes az, hogy az egy rezgésmóddal vezetett hullám eltűnő része tartalmaz egy haladó hullámot, amely a mag/felület határon túlterjed a kisebb sűrűségű közegbe és haladó hullámként terjed az optikai szál hosszanti irányában. Az eltűnő rész üessel-K vagy Mathiau függvény szerinti elektromos mezőamplitudóval rendelkezik, amely aszimptotikusan közeledik a nullához, egy vagy két hullámhosszon belül, keresztirányban. 8z ellentétben van a teonnika ismert állása szerinti, elválasztott eltűnési mezőkkel és velük összekapcsolt lépés-indexes többmódusú hullámvezetőkkel, ahol az eltűnő intenzitás exponenciálisán csökken a kisebb sűrűségű Közegben, az egyes felületi visszaverődésnél /reflexió/, továbbá, eltekintve a kis, körülhatárolt Goos-Hanchen eltolódástól, nem terjed haladó hullámként a hosszanti irányban.
Az eltűnő hullám bemenetét meg lehet valósi • ·
- 22 tani anélkül, hogy az belépne az optikai szál magjába· A 2· ábrán egy részletet láthatunk az egymódusú. 44 optikai szálból, amely tartalmaz egy külső 46 burkolatot és egy belső 48 magot· Látható továbbá egy 50 maratott szakasz, ahol a 46 burkolat nagy része le ven maratva és annak csak egy keskeny rétégé van meghagyva, mely körülveszi a 48 magot. Vázlatosan feltüntettük egy fényhullám egyetlen 52 hullámfrontjác, hogy bemutassuk a 44 optikai szálon továbbított optikai energia eloszlását a szál átverője mentén.
A 5· ábra a 2· ábrán bemutatott 50 maratott szakasz egy részei nagyított léptékben tünteti fel. Részletesebben, a 5· ábra vázlatosan mutatja be az optikai energia eloszlását a fény 52 hullámfrontja mentén. Az energiának a 48 magon kívüli részét eltűnő mezőként határozzuk meg éo az 58 tételszámmal felöljük. A 60 vezetett mező a fénynullámnak az a része, amelyet a 48 mag tartalmaz.
Általánosan mondható, hogy az egymódusú optikai szálban haladó optikai energia kb· 5ü%-a van az 58 eltűnő mezőben, mig az optikai energia kb· 70;ö-a a 60 vezetett mezőben található attól függően, ahogy kialakul a stabil vezetésmód, a szál számszerű apertúrája, a lezárási, illetve levágás! hullámhossz és a V-paraméter· Az eltűnő néző behatolási melységet számos faxtor útján lehet szabályozni, mint pl. a hullámhossz, külső fénytörési index, szelektiv reflektáló bevonatok, sugárf orrás-enKgis, stb.
• · · · ·»···· · ···· * · ·· » · ·
- 25 Amint; ezt a 2, és 5. ab tón látni lehet, ahhoz, hogy hozzáférhessünk a 44- optikai szálban a fényhullám eltűnő hullámrészéhes, a 44 optikai szálat maratni kell, ▼agy úgy, hogy magát a magot szabaddá tesszük, vagy úgy, hogy egy olyan pontig maratjuk, amikor a burkolat nagy részét már eltávolltottűk, a Így az eltűnő hullám átterjed. a visszamaradt burkolaton, a ezért hozzáférhető. Az 58 eltűnő mező, vagy rész hozzáférhetőségével a fénytörési index változásai a körülvevő közegben befolyásolhatják a fény 52 hullámfrontjának 5b eltűnő mezőjét, illetve részét. A körülvevő, azaz környezeti közegben történt fénytörési index-változás útján ilymódon az optikai úthossz változása érhető el a hullám eltűnő része számára, s a 44 optikai szálban haladó teljes 52 hullámfront befolyásolható, létrehozva égy fáziskülönbséget, amelyet az 1. áoxán bemutatott 10 érzékelő-rendszer segítségével lehet mérni. Mivel a fénytörési index lényeges hatást gyakorol az optikai úthosszra, ezért érzékenyebben, s ebből adódóan megbízhatóbban mérhető a 10 érzékelő-rendszerrel, mint azok a közvetett vagy nem lényegbevágó hatások, mint a hőtágulás, amiről korábban, a £ukós-oxidáz-érsékelővel kapcsolatban már volt szó.
A 4, áora egy jellegzetes belső érzékelő-elrendezést mutat be, amelyet az 1. ábrán látható 10 érzékelő-rendszerben lehet alkalmazni. Lényegileg a 4. ábrán egy 84 nyomásérzékelöt látunk, amely belátható módón az 1. ábrán szereplő 50 érzékelő-elemet képviseli. A 84 nyomásérzékelő tartalmaz egy 88 érzékelő-elemet, • ·
- 24 amely a 24 kiménő-szál 86 végződés! részéhez csatlakozik· Amint a 4· ábrán láthatjuk, a 24 kimenő-szál 86 végződés! része korul e 90 burkolat legnagyobb részét eltávolítóttűk maratással, vagy valamilyen más módon Ó3 a 88 érzékelőelem abban a részoen van elhelyezve, ahol a 90 burkolatot eltávolitottuk. belátható, hogy a 90 burkolatnak elegendő részét távolítottuk el ahhoz, hogy szabaddá tegyük a 24 kimenő-szél által vezetett hullám eltűnő hullámkomponensét· A bemutatott kiviteli alaknál 96 főtoelasztikus elemet helyeztünk el a lemarstott zóna körű, hogy kialakuljon a 88 érzékelő-elem. A 98 reflektor a 92 mag végénél helyezkedik el, hogy visszaverje a fénysugarat a 20 száloptikai csatolóhoz· A 100 tömitővég a 84 nyomásérzékelő szerkezeti egységességét biztosítja és védi a 9b reflektort, továbbá egyenletesen változó ka resztmetszetet biztosit a hemodinamikai áramlási paraméterek optimalizálásához.
Az ábrázolt 96 fotoelasztikus elem, amely például olyan anyagból van, mint a gallium-foszfid /GaP/, amennyiben nyomásnak van kitéve, terjedési áilandó-változason megy át. A 24 kimenő-szálon áthaladó hullám eltűnő része behatol a 96 fotoelasztikue elembe, ahol alá van rendelve az anyag valódi /intrinsic/ terjedési állandójának· Amikor nincs nyomás alkalmazva, akkor a 50 érzékel>-elem tényleges fénytörési indexét a 92 mag, a visszamaradt 90 burkolat és az azt körülvevő 96 fotoelasztikus elem összesítőbe, közös indexe határozza meg· íázért a 24 kimenő-szálban haladó érzékelő-hullám egy ál • · landó fázist vesz fel a 26 kimonőszálban haladó refereneia-hullámhoz képest. Amikor az érzékelőre nyomást fejtünk ki, ekkor az érzékelő anyagának fotoelasztikus állandója olyan értékkel változik, amely arányos az alkalmazott nyomás nagyságával és irányával. Az integrált fénytörési index, amelyen az érzékelő hullám áthalad, emiatt megváltozik és egy ennek megfelelő változást hoz létre az érzékelő- és a referencia-hullám közötti relatív fázis tekintetében. A fázisviszonyban bekövetkezett változást a J6 detektor-egységgel lehet detektálni miután a két hullámot a 20 száloptikás csatolónál kevertük, mint már erről szó volt, s a fázis változása korrelációban lesz az alkalmazott nyomással· á 96 fotoelasztikus elemet úgy is megválaszthatjuk, hogy gázát ere ez tő legyen egy vagy több géz tekintetében, mint például a szén-dioxid, Egy polinézben, mint a poliatcril-amid, a halmozott fénytörési index a gázkoncentráció, vagy a parciális nyomás függvénye lehet· Ionátbocsájtó membránok, vggy kiválasztott Anyagokra nézve szemipermeábilis membránok is beiktathatók a 96 fotoelasztikus elemhez· Teljesen átjárhatatlan bevonatok, például a fémek előnyösek a hőmérséklet-érzékelők esetén, ahol a 96 fotoelasztikus elem olyan vegyülő tből állhat, amelyet az alkalmazott nyomással együtt nagy fenyvisszaverési-index változás ezerint választottunk. Az elem - a 96 fotoelasztikus elem - leginkább egy vagy több szerves oldószert tartalmazhat, mint a diklór-eetán, a tri klór-e ti lén vagy a te trahidxo-furán,
- 26 »♦ «« ·· « • · · · · · « • · · · · · · melyek mindegyike meglehetősen magas fénytörési index/ /hőmérséklet együtthatóval rendelkezik.
Számos más olyan kémiai és biokémiai reakció ismeretes, amely változást okos az anjagoK halmozott fénytörési indexében, melyeket használni lehet a Jelen találmánynál. Általaposságban, az ilyen szenzorokkal kapcsolatban használt fény hullámhosszát úgy lehet megválasztani, hogy a normál vagy az anomális diszperzióvá spektrum tartományába essen, de nem szükséges pontosan megfelelnie az aoszorbancia-csúcsoknak, mivel az anomális diszperzió-együttható kis változáson megy keresztül az abszorpciós együtthatóval ezen a hullámhosszon. az előnyösen alkalmasható hullámhossz a kémiai abszorbaacianak a hullámhosszal való maximális változási mértéknél helyezkedik el, ami általában 1 es 25 nanométer között jelentkezik, a spektrálin abszorbancla-csücs mindkét oldalán.
A 2.-4· ábrán lath’tó szál maratásánál Jelentkező egyik probléma az, hogy ha a 46 burkolatot lemaratjuk annak érdekében, hogy feltárjuk a 43 magot, akkor a azal lényegében minden szilárdságát elveszíti és könynyen törékennyé válik, lelátható, hogy a 4ő magnak rendkívül Kicsi az átmérője és szinte eemml szilárdsága nincs, ha nem tartja valami. így az a maratas, amit a 2. ábrán bemutattunk, általában nem kívánatos, különösen ott, aaliol a maratott 44 optikai szel egy emberi test belsejében kerül alkalmazásra valamely testnedv komponensszintjének, stb. méréséhez. Fgyik lehetőség a szálban
- 27 - .........
haladó hullám eltűnő roczehea való hozzáférés megtartására az, ha D-fcsresztiaetszetü szálból indulunk ki, mint ezt az 5a· ábra mutatja·
Részletesebben, az 5a· ábrán egy D-tceresztmetszetü 64 szálat tüntettünk fel, melynek 66 burkolórétege és elliptikusán kialakított 68 magja van· A 64 szálnak van egy aik 70 oldala, mely közelebb helyezkedik el a 58 maghoz, mint az átellenes, görbült; 72 oldal* Mivel kevesebb 66 burkolóréteg-anyag van jelen a 6d mag és s sik 70 oldal között, ezért ε 64 szálnak egy marató fürdőben - m iát ε fi uor-hidro génsav - történ® maratása azt eredményezi, hogy a mag aszimmetrikusan fog feltáródni· A sik 70 oldal lemarődik ε 68 magig, úgyhogy lehetővé teszi a vezetett hullám eltűnő részének részbeni szabaddá tételét, míg a szál többi, viszszamaradó része nem vékonyodik el jelentősen a maratási eljárás során· Ilyen D-alakú szálat εζ Andrew Corporation, Orland Park, Illinois cégnél lehet beszerezni, amely alkalmas a jelen találmánynál való használatra·
Az 5b· ábrán bemutatjuk a maratási eljárást, ahol a nem-kerámia anyagból készült 76 tartályban található a 74 marató-oldat, A jelen esetben a 74 marató-oldat 10-0% közötti töménységű fluor-hidrogénsav· a maratás végrehajtásához a D-alakú /keresztmetszetű./ 64 szálat bemeritjük a 7á moratóoldatba olyan időtartamig, ani 5 és 45 perc Között lehet attól függően, hogy milyen a savkoncentráció, a hőmérséklet, stb· Szt az időtartamot az az idő határozza mes, ami a 66 búr • «
- 28 kolóréteg lemaradásához szükséges, a 64 szál sima 70 oldalárul egészen addig, amig a 68 mag elegendő szakasza szabaddá válik, vagy legalábbis emig a 66 burkolóréteget annyira eltávolítóttuk, hogy a vezetett hullám kívánt eltűnő szakaszát hozzáférhetővé tettük·
Azon időtartam pontos mégha bálázására, amig a 64 szálat a /4 ma x-a tó-oldatban keli tartani, egyik módszerként alkalmazható az 1. ábrán bemutatott in te rfe romé trikus 10 érzékelő rendszer, amint azt már az előzőekben ismertettük· Így, ua a maratandó 64 szálát az 1· ábrán látható 24 kimenő-szálként használjam, akkor mielőtt az eltűnő hullámot feltárjuk, a fénysugaraknak mind a 24, mind a 26 kimenő-szálban fix fázisviszonyban kell lenniük. Amint az eltűnő hullámrész a maratási eljárás által faltáródxk, ez a fázisviszony változni lóg· xizt a fázisviszony-változást az eltűnő hulxámréss idézi elő, amelyet feltártunk és amelyre ha tussal van a 74 maratóoldat által létrehozott ícnytöi^si index-változan· llymódon, amikor a fázisvisKuny-valbOzásü megállapítottuk, akkox* a 64 szálat eltávolítást juix - kiemelhet jak - a 74 marató-oldatból és leállítjuk a maraiusx folyamatot azáltal, hoyy a 64 szálat egy higxtotc alkáliéba - mint amilyen, a vizes szódulÍKarbona - maja azután desztillált vízbe merítjük· a maratási eljárást ilymóúun. tetszőleges mélységig végezhetjük, biztosítva ezt, hogy az eltűnő ullám megmaradt xétze fel legyen tuxva.
Az >c. ábrán egy maratott 78 szálát latunk, melyet a fentiedben isií^rtetett eljárással marattunk· • ·
- 29 • ···· ·
Jóllehet az 5c. ábrán az látható, hogy a 68 mag fal van tárva, azaz részben szabadon van, .nyilvánvaló, hogy a 66 burkolórétégnék egy kis részé vls .Zóaaradhatott a 68 magon és az eltűnő hullámrész még hozzáférhető. Az előzőekben a 4. ábra kapcsán tárgyalt típusú érzékelőt Öszszeköthet jiik a D-alnkú szállal. Vagylagosan, a 98 reflektor hozzáadását követően a maratott D-aíakú szál teljesen bekeríthető az érdekes környezetbe, amely várhatóan ki van téve a halm.zott fénytörési index váltózárainak, amelynek az az eredménye, hogy e változások közvetlenül detektálható*: a vezetett hullám feltárt eltűnő ránze által.
Jóllehet az előzőekben ismertetett kiviteli alakok egy használható érzékelő-rendszerre vonatkoznak, amelyet a testen belül vagy számos más kömyszetféle6 égben ez analyte koncentrációjának vagy szintjének mérésére lehet használni, mégis vannak bizonyos problémák az ilyen érzékelő rendszerrel kapcsolatban. Az egyik probléma az egymédusú. száloptikás interíerométerekkel kapcsolatban azok rendkívüli érzékenysége az optikai úthosez-változásokkal szemben abból kifolyólag, hogy a reagéeátalekítás két ültranagy-frekvenciás fénysugár fázisának összehasonlításával történik. Gzamos környezeti hatás okozhat külső fázisváltozásokat, beleértve az atmoszferikus nyomást és a hőmérsekletváltozásokat, az optikai kapcsolás mozgását és a nemkívánatos fényforrás-változásokat. ázeket a Külső fáz. levált ozás okát összességükben fázis-zaj’’ néven nevezzük.
• · ···««· · • · ♦ · · · ·· · · · • 30 A legtöbo fázis-zajt Kuni&alizálni lehet azáltal, nogy az 1. ábiun látható intex'fei’otaeter mindkét 24 és 2ő szárat - kimenö-szulát - ugyanazon környezet hatásának tesszük ki· dzt olymódon érhetjük el, hogy a két 24 és 26 kimenő szálat, melyek előnyösen azonos hosszúságúak, egy közös borításba vagy burkolatba helyezzük, vagy pedig a két 24 és 2ó kimenő szál burkolatát összekötjük, dováuoá, minién ulyan fizikai módosítást, amit az érzékelő 24 kimenő szálnál végrehajtottunk, ugyanúgy ei kell végezni a referencia 26 kimenő szál esetésen is· dz magauaa foglalja a kémiai maratást vagy marauauű annak ardexében, hogy feltárjuk a vezetett hullám eltűnő részét, amit mindkét kimenő szálnál el kell végezni. Mindkét maré V'jgy maratott szakaszt az érdé Kés analyte, a tőméiaéklet, fénytörési index-együtthatók, stb. vunatkozásában azonos, illetve hasonló stacionárius lány tő rési indexű, diffúziós együtthatójú anyagba Kell ágyazni· Οεβκ az erzédslő 24 kimenő szálon levő anyagot Kell kezelni unnak érdekében, hogy rendelkezzen aszal az analyte-specifikus aktivitással, emelyre szükség van a fénytörési index váltózásának erősítéséhez az analyte jalealótóban, íz általában biztosit ja azt, hogy mindkét Kimenő szál ugyanazon, vagy hj-.aunló környezeti hatásodnak van Kitéve, például nyomásnak és hőmérsékletváltozásoknak.
'&·& nem küszöböli ki e fázis-zaj pxxöblémáját olyan Környezetben, ahol a szaluk hajfásával kell ezamoxni, mint például kórházakban, az ágy melletti . monitor-készülékeknél· ahol az optoelektro• · ···
- 31 nixus alapegységet a beteggel az optikai szálak kötik össze· Az inte rf erőmé ver egyik kisen 5-szaián belül történő ssa-ru-gnujlás elég erős lázié-zajt idéz elő ahhoz, hogy eltakarja, megzavarja az analyte-keltette optikai útnossz-változásokat, Λ két kinenő-ssál összekötése vagy közös burkolatba helyezése ellenére a szálak érzékenyek a hajutásból adódó zajra, amikor a szálak deformálódnak, Úgyszólván bármilyen hajlitasi feszültség hatosára a hajlított' szálak szükségképpen eltörő alakváltozaton mennek keresztül, mivel az agyas szálak kissé eltérő sugárirányú helyzetet vesznek lel, a hajlat görbale vénei; középpontjához viszonyítva, A különböző alakval óozás ok eltérő optik&i úthossz-valtázásokban jelent közus< az egyes szálaknál, azonos hajlitási lelte teles között, ami fáziszajhoz vezet. Lehetetlennek bizonyult valamennyi mechanikailag keltett faziszaj tényleges kiiuiszöoÖlese egy száloptikai intax*feromét>exből csupán a űnechauikai szerkezet útján akkor sem, ha a szárakat egymás kora tekercseljük, vagy együttesen extrádéit kcuxiáLiií hullámvezetőként /cső tápvonalként/ vannak kialakítva,
A környezet-keltette í'áziszaj kompenzálásának egyik módszere az, ha sok világitóionást használunk, s ezek az interí'eromóterre r.ultiplex üzemben csatlakoznak, annak érdekében, hogy térérőssógviszony-iuérest tegyenek lehetővé, A különféle hullámok multiplex-uzeiaonek fflcgesüiiüetüse /deuultipioxing/ a <2u száloptikás csatolón való szuperponalásukat követően szarui tani lehet • · • · ·« · • · · maguknak a hullámoknak különféle sajátságaira· Egy elektromágneses hullám három elsődleges sajátságai az amplitúdó, a frekvencia és a polarizációs szög} minden további sajátosság, illetve jellemző /pl· hullámhossz, adott közegben haladási sebesség, stb·/ bizonyos értelemben az említett három elsődleges jellemzőből vezethető le. Ennek megfelelően egy hullás vagy hullámok kombinációját egy vagy több ismert jellemzővel as interferőmateren többszörözve, felhasználható térerősségstabilizációs sémában, mig a multiplex-üzem megszüntetése, amit optikai vagy elektronikus komponensek utján valósítunk meg, arra szolgál, hogy kivonjunk egy speciális hullámot, éspedig ezen hullám jellemzőinek meghatározása alapján· Valamely elektromágneses hullám meghatározó jellemzőjének egyikét fel lehet használni az öszszekapcsolt interfero program szelektív multiplex és demultiplex üzeméhez, ami ki van téve egy optoelektronikus séma vagy készülék hozzáférhetőségének, ami képes különbséget tenni a különféle multiplex hullámok között, az említett sajátságok, illetve jellemzők alapján.
így például, két sugár két különböző forrásból, mindegyik más frekvenciával /szín, közvetlenül a hullámhosszra irányítva/, bevihető együtt ugyanaboa az intene romé tértié* a 16 optikai szálon keresztül· Mindkét sugár reflexiót szenved a végesetlakózó 98 reflektornál és újra egyesül a 20 száloptikás csatolónál, mint az előbb, ahol interferenciát idéz elő mindegyik frekvencián és két egymást fedő, egyvonalba eső interfero·» ·· ·· · • · ·> · · · * • · · « e · ···♦ ·» «·
- 33 gyamot eredményez, melyek mindegyike & vonatkozó raegvilagitó ,íorxás huiiajíihoaszának felel wg· Mindkét egy vonalba eső interferogram ezután elkerül a 36 detektoregységhez, a 34 optikai szalon keresztül. Ha mármost egy olyan hullámhossz-tize lektiv szűrőt helyezünk a 36 detektor-egység elé, amelynek átmenő frekvencia sávja névlegesen a két r.ugarfortás egeikének középhullómhoszszan helyezkedik el, akkor a 36 detektor-egység epek az egyesített forrástól származó interferogranra nézve mutat érzékenységet, ne?i pedig sz egyvonalba eső interferogramra.
a szunerponáláa elve biztosit ja azt, hogy a két egyvonalba eső, az in terle romé tőrben terjedő hullám közötti Kölcsönös interferencia nem fordulhat elő. Így egy hullámhosszra szelektív szdrőnax a detektornál való elhelyezés® teljesen kiküszöböli az egyvonalba eső inkerferogramok öaszeadődását. Ha a szűrő átmenő frekvenciesávját úgy változtatjuk meg, hogy a második hullámhossz Jut el a detektorhoz, mig ez első blukkolódik, ak&ox· ugyanez a helyzet áll elő « második interferogramra nézve.
agy gyakorlatban megváló»ívható térerősségmsrő re na azért. lehet létrehozni azáltal, ha a 3^ optikai szálát - mint ez a 6. Ábrán látható - kettéosztjuk a 42 csatolóegyseg útján a 33 ea 35 optikai szálra, melyek külön 3/ és 3b detektor-egységeket világítanak meg. A 36 és 3/ deto«tor-egységek hullámhosszúságra szelektáló 41 és 43 szűrőket tartalmoznak aboól a col• · · · » ···· · » ···· ·· ·« · ··
- 54 lói, hogy egy hullámhosszat elfogadjanak, de a töboit elejtsék, i'. két 12 vs 15 sugárforrás a lö optikai szálhoz van csutladóztatva a 22 osutolóegyseg, valamint a 14 as 15 optikai szál útján. A két sugárforrástól érkező hullámok a rendszeren át különböző hullámhosszakkal terjednek üs ez ezen hullámhosszason kialakuló interferograuokat exedményeznek. A 56 és >7 detektor-egység csak a két interferograia egyikét veszi a 41 es 43 szűrőn át es illetve 39 elektromos jelet hoz létre, amely egy kilőnöd hullámhossz interferogramjára jellemző. A környezeti fáziszajok befolyásolják mindkét interferograuot /ezek ideális esetben azonosak/, jóllehet a 30 érzékelőelemet úgy is ki lehet alckitani, hogy diferenciálton í^ssen, csupán az egjik iateriárograK-ra. A két interferenciajel pillanatnyi aránya, viszonya az analyte-indukálta különbözeti jel íelújulásut eredményezi, miközben az egy szexi! móducú környezeti fáziezaj elnyomcdik. A csaknem pontos hajlítási zaj-elnyomást azért lehet aegvalcsitani, mivel az egyvonalba eső hullámok már ugyanabban, a szul-magban terjednek es Így biztosítják mindkét hullám azonos hajlítási görbületi sugarát.
A gyakoilatban. úgy találtuk, hogy a fázis-érzékenység /vagyis egy adott optikai úthosaz-változáshoz taitozó fázis változás/ a hullámhossztól függően lineáris. Az egyik hullámhossz érzékenységkdlönbségét a másikhoz viszonyítva részben ezen konkrét, különös hullám elenyésző behatolási mélységével szabályozzak. A mélyen beha55 ·· ·· ·· · »· ·*···«« · * ·· · ·· r · ·· • · ·« ······ · • · · · ·· · · · ·· toló elenyésző hullámrész nagyobb iáziseltolást okoz egy adott sugártörési inddx-változáshoz, mint a felszíni elenyésző hullámrész. iMint ahogy ezt már előzetesen jeleztük, az elenyésző hullán behatolási mélységét számos tényezővel lehet szabályozni, ez^'-c közé tartozik: e mindenkori hullámhossz, n hibás külső illesztési index, a szelektív visszaverő bevonatok, a sugárforrás energiája, stb.
A 7. ébrén vázlntos«n bemutatunk egy uoidát arra, ho.ry a 150 ezálszakaszban különoöző az elenyésző behatolási mélység. A 150 szálszakasz tartalmaz egy 152 magot és egy 154 bevonatot, amelyet a 156 maratott részen leniarattunk. A jobb ábrázolás céljából egy első 160 hullámfrontot tüntettünk fel, amelynek csekély az elenyésző behatolási mélysége, valamint egy második 162 hullámfrontot, amelynek viszonylag; nagy az elenyésző behatolási melysége· belátható, hogy a második 162 hullámfrontot lehetne hasznosítani analyta hullámként ás ennél nagyobb fáziseltolódás tapasztalható ®gy adott fénytörési indexváltozáshoz, mint a csekély behatolása 160 hullámfrontnál.
Két különböző hullámhosszúságú sugárforrásra alapított térerősségviszony-mérési rendszer ne:;. ho^ létre állandóan teljes környezeti fázis zaj-megszűntetest, maguk a különböző hullámhosszak áltel létrehozott különböző érzékenységek miatt.
Ezért előnyös azonos hullámhosszúságú sugárforrások alkalmazása, annak érdekében, hogy kiküszöböljük az emliί·· • · • · · ··♦· * · ♦ · · «· tett hibát másik Jellemzőt szolgáltat a megkülönböztetéshez. Az azonos hullámhosszúságú hullámok közötti különbségtétel egyik módja azok polerisálása. Ugyanazon sugárforrásból eredő k&t hullámot lehet egymással többszörözni, vagy egymással kioltani egy interíerőmétertől, ha a két hullám polarizációs szöge mérhető mértekben különbözik és ha ezt a különbséget az interferometrias rendezőr egészében fenn lehet tartani.
Ismeretes az, hogy az előzőekben már megtárgyalt Γ'-alakú szál alkalmas a fény terjedésére, éspedig a mag-ellipszisnek mind a nagy-, mind a kistengelye mentón· Ha egyetlen lézersugárforrásból kibocsátott fényt két sugárra bontjuk, emeljek egymáshoz kepeat 90°-kai vannak polarizálva, s D-alakú szél a két polarizált sugarat fogja továbbítani a két ortogonális tengely mentén anélkül, hogy keresztirányú polarizációs intőrfürendel okoznának, hióg erősen ellentétes hejlit&si körülmények között is elhanyagolható az ilyen csal menten terjedő fény keveredése énnél a két ortogonális polarizációnál. ?. szétválasztási- szeparálás! - tendencia olyan erős, hogy maga a szál fogja szétválasztani az egyetlen sugarat - amely mindkét tengelyhez 45°-o® elhelyezkedésben van kibocsátva - két egyenlő, függetlenül terjedő polarizált komponensre, melyek egy egyenesbe esnek a nagy- és kistengellyel, ’z kiküszöböli külön szeparáló készülék alkalmazásét, két ortogonálisán polarizált bemenő sugár létrehozásához a lézerfori'ásból. Két detektor-egységet lehet használni, amint ez a 6. ábrán látható, azzal a különbséggel, hogy a 41 es 45 szűrők inkább érzékenyek a polarizációra, mint a huilamhoBüzra. i'ováboá a hullámhosszak és a két polarizáció hullámhoesz-függő környezeti érzékenysége azonos.
Amint az előzőekben is, a 50 érzékelő-elemet úgy kell kialakítani, hogy a két polarizáció eltérően befolyásolja. Ez könnyen megoldható, mivel a kistengellyel egyvonalba eső polarizáció elenyésző behatolási melysége nagyobb, mint a másik polarizációé, aholis a két polarizáció egyforma erősségű, illetve energiájú. A két polarizáció viszonylagos energiaszintjének változtatását úgy lehet elérni, nogy módosítjuk az eredeti kibocsátási szöget, hogy eltérjen a 45°-tói. így a kistengellyel egyvonalba eső sugár felhasználható az analytekeltette jelek detektálására, melyeket azután úgy merünk, hogy összehasonlítjuk a 58 és 39 elektromos jelek fázisát, ami a két ortogonális polarizáció interferogramjait jelképezi. Mivel a két polarizáció hullámhossza azonos, Így kiküszöbölhető az előzőekben tárgyalt probléma, ami a hullámhosszak eltérő aranyából adódik.
Kgy változatnál három fényforrást lehet alkalmazni, melyek eltérő hullamhosszúságúak és úgy vannak megválasztva, hogy kiegyenlítsék az egyes hullámhosszak eltérő fázisé rzekenységét· A 8. ábra vázlatosan bemutatja a llü interferometrikus rendszer egy példaképpen! kiviteli alakját, amelynél három elterő hullámhosszat használtunk, melyeket három 112,114 és 116 lézerforrás :·· • · • · ♦ · ·*···« · ···· · · · · »
- 58 szolgáltat. Bnnél a kiviteli alaknál az első 112 lézerforrás egy első A ^hullámhosszat allit elő, a második 114 lézerforrás - lézerdióda - egy második AQ hullámhosszat, míg a harmadik 116 lézerforrás - lézerdióda egy harmadik A + hullámhosszat bocsát ki.
A három Λ J| 0 és Λ f hullámhossz egy 126 száloptikás csatolón van átvezetve, majd egy 20 száloptikás csatoláson keresztül a 24 kimenőszáloa és a referencia 26 kimenőszálba jut. Jóllehet mindhárom A_, A o ®e A * hullámhosszúságú fény ugyanazon az egymódusú 24, 26 kimenőszálba van bezárva”, nincs semmi kölcsönhatás a három különböző hullámhosszak között, a közös koherencia hiányában.
Valamennyi hullámhosszúságú fényt kitesszük a 24, 26 kimenő-szálon belül egy feszültéé g-okozta fáziseltolásnak, a hajlitás, valamint egyéb környezeti faktor következtében. Van még egy 128 száloptikás csatoló is alkalmazva, amely gondoskodik a három A A 0 és A ♦ hullámhossz multiplexitásának megszüntetéséről, amikoris az elkülönített hullámhosszakat egy első 152, egy második 154, illetve egy harmadik 156 detektor-egységbe irányítjuk. A multiplexitás megszüntetése a 128 száloptikás csatolón történhet, amely maga egy hullámhossz -elválasztó demultiplexer lehet, vagy történhet a 152, 154 és 156 detektor-egységekben, melyek mindegyike megfelelő hullámszürőket tartalmazhat, amint ezt már tárgyaltuk. A D^, és kimenet az első 152, a második 154, illetve a 156 harmadik detektor-egységhez csat• · · < · ···· ♦ · ···· ·· ·» · ··
- 59 lakozik. Ezután mármost használhatjuk az arányosítótechnikát ahhoz, hogy kiszámítsuk a 24 és 26 kimenőszálakon belül a feszültség-oközta zavarokhoz szolgáló kompenzációs faktort.
Annak érdekéoen, hogy ténylegesen kiküszöböljük a feszültség-okozta hibákat, beleértve a hajlítási hibákat is, mindhárom hullámhosszat ki kell tenni a zajokozta, csakúgy, mint a hajlitás-okozta úthossz-változásoknak, de csak az egyik hullámhossz van kitéve az analyte-keltette úthossz-változásnak. Általánosságban, a három hullámhossznak a tí. ábrán bemutatott megoldásnál alkalmazott jelölését úgy kell beszabályozni, hogy az elenyésző hullám-behatolasi melység a középső A Q hullámhossz eseteben nagyobb, mint a másik JV+ ás A. hullámhosszak amplitúdója. Például a középső hullámhossz polarizációs Jellemzőjét úgy lehet megválasztani, hogy ortogonális - azaz derékszögű, merőleges - a másik hullámhosszakra úgy, hogy a középső hullámhossz átvitele leszűkül az elektromos polarizációmegőrző optikai szál magjának második nagytengelyére, míg a másik két hullámhossz az első tengely mentén terjed. A kompenzáció kiszámításához az is szükséges, hogy mindhárom hullámhossz egyenletes távolságban legyen egymástól, jóllehet semmiféle korlátozás sincs a hullámhossz abszolút értékére nézve. A hullámhosszak hiuakijelzése és önkorrekciója elerhető olymódon, hogy 142, 144 es 146 fotodetektorokat helyezünk el a 14Ö optikai szál végénél. Ezek a fotodetektorok legaláob a 114 lézerforráshoz vannak csa40 tolva a visszacsatolás-ellenőrző, illetve -vezérlő 149 hurkon át annak biztosítására, hogy fennmaradjon a három sugárforrás megfelelő hullámhossz-viszonya.
A különféle összes olyan rendszer, amely a fázis zajjal foglalkozik, feltételezi, hogy a sugárforrás, vagy -források ismert, egyenletes jellegű fényt bocsátanak ki. az 1«, 6. és 8. ábrán bemutatott berendezések mindegyike azonban egy interferogramot irányit vissza a sugárforráshoz, valamint a Különböző detektorokhoz. A visszaérkező interferogram tetszőleges fázis- es amlitudófeltetelek mellett lép be a sugárforrásba, illetve -forrásokba, a külső fáziszajtól, valamint az analytekeltette fázismodulációtól függően. Általában egy ilyen tetszőleges energiabelépés egy lézerforrásba úgy ismert, hogy destabilizálja a sugárforrást, ami resgésmód-beli ugrást, szinképvonal-szélesedést vagy keskenyedést, valamint erős amplitudó-fluktuációt okoz, tiz különösen igaz a keskenysávú sugárforrások esetében, amelyek általában előnyösek a jelen találmánynál, ahol a hullám által átjárt optikai szál teljes hossza sokkal Kisebb, mint magának a hullámnak hosszirányú koherens hossza. Annak érdekében, hogy ezt a kedvezőtlen helyzetet elkerüljük, valamilyen szigetelőeszközt kell alkalmazni a sugárforrás spektralis integritásának /szinképi egységének/ megvédésére.
A 9. ábra egy olyan kiviteli alakot mutat be, ahol a 12 sugárforrást el lehet szigetelni az 1. ábra szerinti interferonétrikus rendszertől esetleg vissza• · térő energiától· Ennek kedvező kiviteli alakjánál a 12 lézer-sugárforrás egy lézer-dióda· Annak érdekében, hogy megakadályozzuk a reflektált energia egy réezéneK viszszatérését a sugárforrásba, egy 170 szigetelő-egységet alkalmazunk, amely egy 174 magnetooptikai készülékből, valamint a 17*2 és 176 polarizátorból all, melyek együttesen képesek a fény kis veszteséggel való átvitelére az egyik irányban, de ténylegesen, illetve hatásosan blokkoljak a fényt az ellentétes irányban. Az egyes vagy a kaszkád-szigetelőegysegek ezen típusaival -50 db és -70 do közötti kioltási arányok lehetségesek. így a lézer-sugárforrás általában úgy működik, mintha nem térne vissza fény az interferometrikus rendszertől.
<így másik módszernél a lézer-dióda sugárforrás elszigetelésere a visszatérő sugárzástól egy impulzus-rendszerű lézert alkalmazunk, vagy olyan eszközt, amellyel az energiát szírjük a 12 lézer-dióda sugárforrás és a bemeneti 16 optikai szál között. A 10. ábrán lábható kiviteli alaknál a 12 lézer és az interferométer között a lézer energiáját egy hosszú, egy-rezgésmódú, a polarizációt megtartó 182 optikai szállal szűrjük, illetve gátoljuk, amely 180 késleltetdelemként működik. a 12 lézer úgy van impulzussal ellátva, - vagy gátolva, hogy a lézer visszatér egy ki-állapotba, mielőtt a lézer energiája átjutna a késleitető-vonalon és az interferometeren mind az előre**- mind a visz8za”-irányban. A lézer ezért érzéketlennek mutatkozik a visszatérő sugárzásra nézve, még akkor is, ha a visz• · szátérő energia beleütközik a 12 dióda lézerként működő üregébe· A 0,1 mikroszekundumos impulzushosszhoz, ami jellegzetes a hagyományos átvitelfokozatú diódáknál, egy kb. 10 méteres keslelte tővonal-hossz lenne elegendő, hogy a visszaverődés bejutasat megakadályozzuk az aktív diódába.
A 11. ábra egy további változatot mutat be, ahol ultragyors elektrooptikai modulátort vagy 184 kapcsolót használunk. Az ilyen típusú modulátor általában egy sorozat, litium-niobát vagy más elektroopatikai szubsztrátumba beültetett hullámvezetőből áll.
Pikoszekundumos kapcsolási időket lehet elérni egy ilyen típusú modulátornál, amely lehetővé teszi rövid késleltetővonal-elemek alkalmazását. A bemeneti 16 optikai szál, mellnek hossza néhány centiméter, késlel tetőélőmként szolgálná. A 9.-11. ábrák mindegyiken egyfrekvenciás rendszert mutattunk be, de nyilvánvaló, hogy töobfrekvenciás rendszert is ki lehet alakítani valamelyik, az előzőekben ismertetett elv alkalmazásával.
A 9.-11. ábrával kapcsolatban tárgyalt különféle eszköztől eltérő számos sugárforrás-elszigetelőeszköz alkalmazása is nyilvánvaló a szakterületen jártas személy szamara.
A találmány szerinti érzékelő rendszernél felmerülő másik probléma az inherens /összetartozó/ kétirányú információáramlásra vonatkozik, ami a Mchelsoninterferometereknél fordul elő. kgy keskenysávú koherens sugárforrás által előállított interferogrem - ilyen • · • · ·
- 43 sugárforrás a gázlézer vagy a lézerdióda - állandó amplitúdójú szinuszos intenzitásváltozásból áll, amint azt már ez előzőekben megtárgyaltuk. Ha ezt a kimenetet egy egyszeres detektorra juttatjuk, akkor csupán a fázis-információ skctlár ábrázolását lehet le származtatni, azaz egy értéket, amely reprezentálja a relatív fáziskülönbséget az érzékéit es a refei-enciabullámok között· Szükség van arra, hogy a rendszerhez egy második detektort is csatlakoztassunk annak erdekeoen, hogy egy» 8 fázisinformációt - azaz mind a relatív fáziskülönbséget, mind azt az irányt, amelyben a fázis változik - reprezentáló vektort származtassuk le. Ez lehetőve teszi az értékek, vagy a közöttük levő differenciádé mérését, amelyek egy egyenletes áliapotértekhez képest növekedhetnek vagy csökkenhetnek. A második detektor, amikor ugyanazon interferogramnak van kitéve, mint az első, az első detektortól 9θ fokos fáziseltéréssel helyezendő el annak érdekében, hogy pontosan lehessen az irányra vonatkozó információt származtatni. A 9ü fokos fáziselkúlönitést általánosságban ''kvadratura”-állapotnak nevezzük. Azonpan mindaddig, amíg a két visszatérő - érzékelő- éa referenciasugaxh^ezgésmódú. optikai azalakba van beszorítva”, a kitett interferenciamező inkább u.n.
”rekombinációs pontot”, mint párhuzamos diffrakciós aavjelenséget mutat, es nem lehet szó ”kvadratúra-demoduláció ”-ról.
A 12a. ábrán módszert mutatunk be olyan intérié rogram létrehozásához, amelyből közvetlen információ ·· ♦ · · · · ·· • ·· ·· · · · · nyerhető. A visszatérített érzékelő- éa referenciasugarak egymással párhuzamos irányítottságnak, éspedig a 200 és 202 optikai szálak útján, amelyek általában 1 mmnél kiseob távolsággal vannak elválasztva· A 200 és 202 optikai szálból kibocsátott /emittált/ visszatérített koherens sugarak kombinálódnak a térben éa llymódon háromdimenziós interferenciamezőt alakítanak ki, amelybe 204 és 206 detektorok helyezhetők el, a fázisváltozás irányának detektálására. &gy szinuszos interferogramhoz, amelynél a diffrakciós sávok között JTmm távkös van, a fázísoltolódásí feltételek megfelelnek egy, az nő/4 sávmezőben elhelyezett detektornak, ahol n egy egész számú szorzó 1, 2, ··· atb. értékkel· Mig az interferenciaaávok szelességet és távközét módosítani lehet az optikai szálak végei közötti szétválasztás éa hajlás változtatásával, addig a szabad-térbeli keverési zóna levon valamit az információ helyességéből, ha a fáziseltolások kicsik, a környezeti befolyás miatt.
Változatként, a háromdimenziós interferogram úgy hozható létre, ha a két 200 és 202 optikai szálat olymódon helyezzük el, hogy a végüknél kilépő sugarak egy részben visszaverő 210 tükörnél metsződnek, amint ez a 12b· ábrán látható, s eközben kialakul két Mlchelsonféle A és B interferencia-mező. A 204 és 206 detektorom akármelyik mesében elhelyezhetők, a fázisvaltozáa irányának detektálására. Mindkét módszernél a két detektor egymás figyelembe vételével van elhelyezve az interferencia -mesőhös úgy, hogy a mar előzőleg részletezett • · fáziseltolódás! viszony van egymáshoz képest· Jóllehet a rajzon csak két detektort láthatunk, további detektorokat is helyezoatunk & mezőkbe, a felbontás és a mérési pontosság tökeletesitése erdekoben. az is belátható, hogy fázisirányítási információt lehet nyerni mind a sugárforrástól, mind az analyte-ből.
a 15· ábrán bemutatott 186 interferométér egy Mchelson/Mach-Zehnder hibrid, amelyben háromdimenziós interferogramok hozhatók létre a 12 sugárforrás, valamint a visszatérő jel szinképjelének előállításához. Az ábrán bemutatott berendezésnél a 12 sugárforrástól érkező jelet a 20 száloptikás csatoló választja szét, miközben mind a sugárforrás, mind a visszatérő jelek leválasztása a 190 és 192 csatolókon történik. Amennyiben a 12 sugárforrás egy lézer-dióda, akkor az interferométerben haladó érzékelő- és a refereaciahullámok közötti relatív fázist a befúvasi áramlás és a hőmérséklet modulálásával szabályozhatjuk. Az ilyen szabályozás azonban befolyásolja a sugárforrás színképjelét az ismert és reprodukálható alakban. A színkép! jelet teljesen jellemezhetjük az és kimenetnél levő faziseltolási jelek főúriér-transzfornációjával, mely jeleket a í/iachZehnder-féle 194 interferenciamezőből vettünk. Kz a technika hasonló ahhoz, amit az infravörös spektroszkópia Fourier-transzformációjáoan /M'IR/ alkalmaznak, mivel az autokorrelációs és a szinkép-denzitási függvények Fourier-transzformációs párt alkotnak, amint ez a Wiener-Khintehiné féle tételben ismertetve van. A sugár• · · · • · ♦·· · • · · forrás spektrumára vonatkozó folyamatos információ akkor fontos, illetve Jelentős, amikor on-line interferoné trikus fázisbeállitás szükséges.
Az ellentétes, azaz fordított irányban a primer 20 száloptikás csatoló felé visszahaladó hullámok a 30 és 32 érzékelő-, illetve referenciaelemnél való visszaverődésük után részben leválasztódnak a 190 és 192 csatolók útján és létrehoznak egy második 196 interferencia-mezőt, amelyből azután az és M2 fáziseltolódás! jeleket kaphatjuk· Ezek a hullámok kétszer haladnak át a 30, illetve 32 érzékelő-, illetve referenciáé lemen és igy az és M2 eafc a kettős áthaladási helyzetet tükrözik· Az 11^ és 0% jelet nagy felbontású, irányított de moduláláshoz; lehet használni térerőssé gmérő eszKÖzzel, amit u rendszerhez kapcsolunk a környezeti fáziszaj elnyomására, mint ezt már az előzőekben megtárgyaltuk. Az energiamaradvány, amely visszafelé halad a sugárforxás felé az érzékelő és a referenciaág mentén, a 20 száloptikás csatolón koherensen keveredik és elsődleges rekombinációs pont alakul ki a 36 detektoregysegnél lévő Michelson-interferogramon. Ez az elsődleges interferogram az előzőekben ismertetett irányított információval összhangban használható annak érdekében, hogy nagy felbontású értékelést kapjunk az analyte-keltette fázismodulációról.
Az egész interferometrikus 10 érzékelő rendszer - a 24 és 26 érzékelő-, illetve referencia ágakon kívül - úgy készíthető el, hogy beültetett hullámve• 4 · · · 4
- 47 zető-technológiát alkalmazunk lözer-diódás sugárforrásokkal, detektorokkal, csatolókkal és egyéb elemekkel, amelyek ugyanazon szubsztrátumba vannak integrálva. Ez az elektrooptikai chip azután csatlakoztatva van az érzékelő- és a referenciaszálakhoz, ez egyetlen más csatlakozókkal, melyek a sugárforrások és detektorok által megkívánt villamos bemenetek és kimenetek. Hasonlóképpen, amíg a 12. és 1$. ábrán csak a találmány szerinti olyan rendszer van bemutatva, amelynél eltolásos demodulációt alkalmaztunk az optikai úthosszban érzékelt irányváltozás méghatarozásához, amit a fénytörési index változása idéz elő, természetesen más, azonos technikájú rendszereket is használhatunk ennek és más információnak az elnyeréséhez. Továbbá, a 12. és 13. ábrával kapcsolatban ismertetett eltolásos demodulációt Össze lehet kapcsolni a Ö, ábra alapjan ismertetett három hullámhosszas fáziszaj-csökkentéssel annak érdekében, hogy elkülönítsük es pontosan merjük az analyte fénytörési index-valtozasait, amit a száloptikás rendszerben haladó vezetett fény elenyésző részével érzékeltünk.
Jóllehet a találmányt annak egyes előnyös kiviteli alakjaival kapcsolatban ismertettük részletesen, természetesen lehetne* változatok és módosítások a találmány szellemén es oltalmi körén belül, anint ezt az igény pontok is érzékeltetik.
Claims (26)
- Szabadalmi igénypontok1. Kijárás anyagmintában történő változás detektálására, jellemezve az alaboi műveleti lépésekkel:a·, alkalmazunk egy egymódusú optikai szálat egy olyan szegmenssel, amely megengedi az elenyésző hullám csatlakozását a vele érintkező közeggelib., egyesítjük az optikai szál szegmensét az anyagmintával, hogy lehetővé tegyük az elenyésző hullámmal való kölcsönhatást;c·, ismert jellemzőkkel bíró fényt vezetünk az optikai szálba, hogy áthaladjon a szegmensen, viszssaverődjön egy reflektoron és visszatérjen a szegmensen át;d·, előállítunk egy interferogramot a fénnyel, miután az visszatért a szegmensen át; végüle., megfigyeljük az interferogramot és detektáljuk a fény fazismódosulását az anyagmintában haladó optikai úthossz változásából adódóan·
- 2· Ai 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az ismert jellemzőkkel bíró fényt egy második optikai szálba vezetjük és a két optikai szálban haladó fényt optikailag szuperponáljuk, előállítva Így az interferogramot.
- 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy mind az első, mind a második optikai szálat egy bevonattal borítjuk és mind az első, mind a második optikai szálat ugyanazon környezeti ha- «···..> · · • · ··. *« ·· • · · .···.· · • · · · ·· · · » ··- 49 tásnak tesszük ki, a fáziszaj minimalizálására.
- 4. Az 1, igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a közös tulajdonság két eltérő értekével bíró fényt veszetjük az optikai szálba, a közös tulajdonság mindkét értékéhez elkészített interferogramokat megfigyeljük, hogy detektálhassunk a fény fázisában bekövetkező bármilyen módosulást, végül az észlelt fázismódosulást viszonyitásméréseel vizsgáljuk, ho-v detektálhassuk az anyagmintában haladó optikai útnossz változását.
- 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan fényt vezetünk be az optikai szálba, amely egy közös tulajdonság három különböző értékével rendelkezik, ezen közös tulajdonság mindegyik értekéhez kialakított interferogram»kat megfigyeljük és detektálunk a fény fázisában előálló bármilyen modulációt, ezután kiszámítunk egy kompenzációs laktort minden megfigyelt, feszültsog-előidézte zavart az optikai szálban, végül ezt a kiszámított kompenzációs faktort aránymérő módon alkalmazzuk az észlelt fázismodulációkhoz, az anyagmintában lévő optikai áthass?, vultozás detektálásához.
- 6. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hO'^y ismert jellemzőkkel bíró fényt vezetünk be az optikai szálba, úgy, hogy két függetlenül terjedő, ortogonálisán polarizált komponenst alakítunk ki, majd az egyik komponens eltűnő hullamait engedjük az anyagmintával kölcsönhatásba lépni, végül a két komponensből adódó fényt optikailag ezuperpontijuk két referencia sugárkomponenssel úgy, hogy létrejöjjön az interferogram.
- 7. Az 1. igénypont szerinti eljárás, aszal jellemezve, hogy az optikai szál szegmenőét egy analyte-tartalmú folyadék anyagmintábá^majd megfigyeljük az interferogramot úgy, hogy detektálunk minden,a folyadék anyagmintában az analyte-koncentráció változása következtében beálló fázisváltózást.ö. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy ez optikai szál szegmensét transzáéreállsen bevezetjük az anyagminta-folyadékba, illetve közegbe, hogy élők között detektáljak az analyte-koncentráció változását.
- 9. kijárás egy folyékony közegben egy analyte koncentrációjának változását detektáló száloptikás interferompteres érzékelőnél a zaj elnyomására, jellemezve az alábbi eljárási lépésekkel* a·, a rendszerbe többféle hullámhosszúságú fényt juttatunk, aholis a hullámhosszak egymástól kellő távolságban vannak ahhoz, hogy az egyik hullámhoszszat a másiktól optikailag el lehessen választaniib., csak az egyik hullámhosszúságú fény eltűnő részét kölcsönhatásba engedjük lépni a közeggel, míg valamennyi hullámhosszat kitesszük a zaj-keltette úthosszváltozásoknak a rendszertant c·, mindegyik hullámhosszhoz interferogramot állítunk élőt végüld., összehasonlítjuk az interferogramok mozgásbeli különbségét, így detektáljuk az analyte által keltett úthosszváltozást·
- 10· A 9· igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kiválasztott hullámhosszak lényegileg egy középső hullámhosszat / A Q/ és két további olyan hullámhosszat és A_/ tartalmaznak, amelyek a középső hullámhossz mindkét oldalán, attól egyenlő távolságban helyezkednek el.
- 11. A 10. igénypont szerinti eljárás, az- zal jellemezve, hogy a középső hullámhosszat ZA0/ úgy választjuk meg, hogy a körülvevő közegben eltűnő részéneκ energiája nagyobb, mint a másik hullámhosszaké / _» Λφ/·
- 12. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal Jellemezve, hogy a kiválasztott hullámhosszai amplitúdója olyan, hogy a középső hullámhossz / A Q/ amplitúdója nagyobb, mint a másik két hullámhossz /' és A. J bármelyikének amplitúdója.15. kijárás az iuterferometrikus rendszerekben használandó optikai szálak elkészítésére /preparálására/, jellemezve az alábbi löpeaekxel:a. , Kiválasztunk egy egymódusú, polarizációmegőrző optikai szálat, amelynek aszimmetrikus bevonata van;b. , ismert jellemzőkkel oiró fényt vezetünk ebbe az optikai száloa es megfigyeljük a fényt az optikai szálban;♦ * • · ·· ······ · ···· ·· ·· · ··- 52 c., az optikai szál egy kiválasztott szakaszát egy olyan közegbe helyezzük, amely lemarja a bevonatot | végül d·, kivesszük az optikai szálat az említett közegből, miután optikai kölcsönhatást érzékeltünk az optikai szálba bevezetett fény és a közeg között.
- 14. A 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az optikai szál egyik végét ellátjuk a szál által vezetett fényt visszaverő felülettel.
- 15· A 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a o., lépés során ismert jellemzőkkel bíró fényt vezetünk be egy második optikai szálba.
- 16. A 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy ab·, lépés még a következő részműveletekből áll:- a két optikai szálban lévő fényt optikailag szuperponálju< úgy, hogy egy interferencia-zóna alakuljon ki, majd- megfigyeljük ezt a zónát, a fázisváltozás detektálása céljából, amit az optikai száloa bevezetett fény, valamint a közeg optikai kölcsönhatása idéz elő.
- 17· A 15· igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az optikai szálnak a d., lépés szerinti kivételét a közegből annyi idővel késleltetve végezzük el az optikai kölcsönhatás érzékelésének kezdetétől, amennyi elegendő az optikai szál • *- 55 magjának egyik oldaláról a oevonat optimális lemarásához anélkül, hogy magára a mag anyagára kihatással lenne.lö. A 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az optikai szál említett kiválasztott részét olyan burkolattal vonjuk be, melynek anyaga ismert fénytörési indexű /törésmutatójú/·
- 19· berendezés egy közegben történő változás detektálására, azzal jellemezve, hogy van egy első és egy második optikai szála, ahol legalább az első optikai szál rendelkezik egy olyan szakasszal, ahol a szálban haladó fényhullám eltűnő szakasza kölcsönhatásban áll az első szál ezen szakaszát körülvevő közeggel, van továbbá ismert jellemzőkkel biró fénynek az optikai szálakba vezetésem szolgáló eszköze, valamint az optikai szálak végénél elhelyezett eszközei a fény visszaverésére a végrészektől a bevezető eszközhöz, van még a két optikai szálban a visszavert fény optikai szuperponálását végző eszköze, interferencia-zóna kialakítására, végűi olyan eszköze, amely alkalmas ezen zóna megfigyelésére és a folyékony közegben történt változás hatására előálló iázisváltosaB detektálásához·
- 20· A 19· igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy legalább az első optikai szál egymódusú - egy rezgésmódú - szál·
- 21. A 20. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az egymódusú szál egy polarizáció-megőrző szálat tartalmaz.
- 22. A 21. igénypont szerinti berendezés, azzal Jellemezve, hogy a polarizáció-megőrző szálnak elliptikus magja és forgás-aszimmetrikus bevonata van.
- 23· A 22· igénypont szerinti berendezés, azzal Jellemezve, hogy a bevonatnak van egy külső fala egy sik szegmenssel, amely egy hengeres szegmenshez csatlakozik és igy általában ö-alakú keresztmetszetet alkot, ahol az elliptikus mag a külső fal sik szegmenséhez közel van elhelyezve·
- 24. A 19· igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az első optikai szál említett szakasza csökkentett keresztmetszeti méretű.
- 25· érzékelő készülék folyékony közegben egy analyte koncentrációjának meghatározására, azzal jelleme zve , hogy van egy, legalább egy megválasztott hullámhosszúságú fényjelet előállító fényforrása, és egy ezen fényforráshoz csatolt első egymódusú optikai szála a fényjel befogadására és a fényforrástól való továbbítására, van továboá ezen első optikai szál mentén elhelyezkedő érzékelő szakasz, amely a fényjel fázisának modulálására az analyte-tal áll kölcsönhatásban, valamint egy második egymódusú optikai szála, amely a fényforráshoz van csatolva a fényjelnek a fényforrástól való elvezetésére, miméilett az optikai szálak végrészénél a fényt a szál végektől a Unj forrás felé visszaverő elemek vannak, végül, hogy van egy eszkö• ♦ · · • · · · ·· ··- 55 ze az első optikai szál által vezetett fényjel fázisának az analyte-tal való kölcsönhatást követő összehasonlítására a második optikai szál által vezetett fényjel fázisával, az analyte koncentrációjának meghatározására.
- 26. A 25. igénypont szerinti érzékelő készülék, azzal jellemezve, hogy a fényforrás legalább két, eltérő tulajdonságú fényjeleket kibocsátó fényforrás, amely fényjelei mind az első, mind a második optikai szálon keresztül továbbítódnak.2/. A 25· igénypont szerintii érzékelő készülék, azzal jellemezve, hogy van egy, a fényforrást az első egymódusú optikai szállal összecsatoló eszköze, úgyhogy a fényt két sugárra oontja, melyek egymáshoz képest 30°-ban vannak polarizálva.
- 28. A 27· igénypont szerinti érzékelő készülék, azzal jellemezve, hogy az első optikai szál érzékelő szakasza tartalmaz eszközt, amely csak egyetlen polarizált sugarat enged kölcsönhatásba jutni az analyte-tal, s fényjel fázisának modulálására.
- 29· A 27. igénypont szerinti érzékelő készülék, azzal jellemezve, hogy a csatolóegység tartalmaz az első egymódusú optikai szálba belépő fény kezdeti kibocsátási szögét módosító eszközt, ezáltal módosítva a két polarizáció relatív energiaszint jót ·
- 30. .Száloptikás interfe romé teres érzékelő rendszer, azzal jellemezve, hogy van • « egy egymódusú, polarizáció-megőrző optikai szála aszimmetrikus bevonattal, ahol a bevonat egy kiválasztott részén a bevonat el van távolitva, szabaddá téve a magnak legalább egyik oldalát, s ezen kiválasztott szakasz egy ismert fénytörési indexű anyaggal van beborítva, van továbbá egy második egymódusú, polarizáció-megőrző optikai szála és esaköz egy ismert jellemzőkkel bíró fénynek ezen optikai szálba való bevezetésére, mimellett az optikai szálak végreszein a fényt a végrésztől a fényforrás felé visszaverő eszközök vannak, továboá olyan eszköz, amely a két optikai szálban a visszavert fényt optikailag szuperponálja, egy interferencia-zóna kialakítására, végül van ezen zónát megfigyelő eszköze, az anyag fénytörési indexében beálló változás detektálására.51. A JO. igénypont szerinti száloptik s interferonéteres érzékel> rendszer, azzal jellemezve, hogy sz említett kiválasztott szakaszt körülvevő burkolóanyag úgy van megválasztva, hogy a burkolat környezetében beálló fizikai változás hatására ezen anyag fénytörési indexe is megváltozik.52· A 51· igénypont szerinti száloptikás interíerométeres érzékelő rendszer, azzal jelleme zve , hogy a fény hullámhosszá úgy van megválasztva, hogy a burkolást alkotó anyag rendellenes diszperziós színkép! régiójába esik.55· A 51. igénypont szerinti száloptikás intő rfe romé te x*es érzékelő rendszer, azzal jellemezve, hogy a fény hullámhossza úgy van megvá57 • · ·· ······ · ···· · · ·· · ·· lasztva, hogy a Burkolást alkotó anyaghoz tartozó, a hullámhosszal változó komiéi abszorbancia-változás maximális méretének feleljen meg.54. Krzemelő készülék egy folyékony közegben, az. analyte koncentrációjának mégha tarozására, azzal jeli e m e z v e , hogy van egy első optikai szála, mely maggal és ezen magot Körülvevő bevonattal rendelkezik, mimellett a bevonat egy szakasza el van távolitva, s így a meg egy része szabadon van, továbbá van egy második optikai szála? rendelkezik még as első és a második optikai száloa ismert jellemzőkkel biró fényt bevezető eszközökkel úgy, hogy az első optikai szálban haladó fény ki ven téve az analyte-koncentráció befolyásának, vlamint az optikai szálak végrészeiuél vaunak eszközök a végreszéktől jövő fény visszaverésére a fénybevezető eszköz felé, végül el van látva az első optikai szálban a ^isozavert fény fázisának, az analytekoncentráció uefolyasat követően való összehasonlítására & második optikai szálúun haladó fény fázisával úgy, hogy az analyte koncentrációjút meg lehet határozni.55· A 54. igénypont szerinti érzékelő készülék, azzal jellemezve, hogy van egy, a visszavert fénynek a fenybevezető eszközbe történő belépését blokkoló eszköze.36. A 55· igénypont szerinti érzékelő készülék, azzal jellemezve, hogy a blokkoló eszköz tartalmaz egy mágneses-optikai elszigetelő egységet, amely mágnesesen tájolja a fény polarizációs jellemzőjét úgy, hogy a visszavert fény mag van védve a fénybevezető eszKÖzbe való belépéstől·57. A 55· igénypont szerinti érzékelő készülék, azzal jellemezve, hogy a fénybevezető, illetve kibocsátó eezkőz tartalmas egy lézerdiódat·58. A 57· igénypont szerinti érzékelő készülék, azzal jellemezve, hogy a fénybevezető eszköz tartalmaz még egy száloptikás csatolót, amely a lézer-diódát hozzácsatolja az első optikai szálhoz·59· A 57· igénypont szerinti érzékelő készülék, azzal jellemezve, hogy a ülokkoló egység tartalmaz a lézer-diódából kilépő fényt késleltető eszközt, mielőtt az belépne az első optikai szálba·4Ü. A 57. igénypont szerinti érzékelő Készülék, azzal Jellemezve, hogy a blokkoIó egység tartalma még egy száloptikás kapcsolót, amely a lézer-dióda által kibocsátott fény szabályozására szolgál.41· Száloptikás Ince rf eremé teres érzékelő berendezés, azzal jellemezve, hogy van egy pár egymódusú, pol&rizácló-megőrző optikai szála, melyek Közül az egyiknek egy kiválasztott szakaszán a bevonat el van távolitva és Így lehetővé válik a szálon belül haladó fényhullám eltűnő xészének Kölcsönhatásba « 4- 59 lépése az optikai szálát körülvevő közeggel, miméllett a két optikai szálnak disztális és proximális - azaz távolából és közelebbi - végei vannak; rendelkezik továbbá ismert Jellemzője fényt előállító fényforrással és egy száloptikás csatolóval, amely egyesíti, összekapcsolja a fényforrást a két optikai szál proximulis végével, miközben az optikai szálak disztális végeinél a fényt az ezen disztális végtől a fényforrás felé viszszaverő elemek vannak; rendelkezik még a két optikai szálban h.-iladó visszavert fény optikai szuperponálására szolgáló eszközzel egy interferencia-zóna kialakításához, végül van az interferencia-zónát megfigyelő eszköze, a kiválasztott szakaszt körülvevő közeg fénytörési indexében beálló változás detektálásához.42· A 41. igénypont szerinti száloptikás interferométeres érzékelő berendezés, azzal jelleme zve , hogy a fényforrás több kiválasztott hullámhosszúság kibocsátására szolgaló eszközt tartalmaz.45, /, 42. igénypont szerinti száloptikás interferométeres érzékelő berendezés, azzal jelleme zve , hogy a fényt megfigyelő eszköz a fény multiplexitását megszünteti a különféle kiválasztott fényhullámhOBszakban·44, A 4^# igénypont szerinti száloptikás interferométeres érzékel berendezés, azzal jellemezve, hogy a kiválasztott hullámhoszszak lényegileg tartalmaznak egy Középső fényhullámΜ «-60hoászát / Λ0/ν s két olyan hullámhosszat /A * és Ay, melyek egyenlő távolságban vaunak a középső hullámhossz két oldalán·45. A 44· igénypont szerinti száloptikás interferométeres érzékelő berendezés, azzal jel lene zve , hogy a középső hullámhossz /Ao/ úgy van megválasztva, hogy az eltűnő részének energiája a körülvevő közegben nagyobo, mint a többi hullámhosszé / A_ es A /,46· Λ 44· igénypont szerinti száloptikás interferométeres érzékelő berendezés, azzal jel 1 e m e zve , hogy valamennyi kiválasztott hullámhossz mérhető jellemzője olyan, hogy a zözéoső hullámhossz jelle®8Ője nagyobb, mint a másik két hullámhosszé /Ά · es ’ A ’/.47. Száloptikás interferométrikus érzékelő berendezés, azzal jellemezve, hogy van egy pár egymódusú, polarizáció-megőrző optikai szála, melyek egyikéről egy kiválasztott szakaszon el van távolitva a bevonat, hogy igy kölcsönhatásba léphessen az optikai szálban haladó fényhullám eltűnő része az optikai szál kiválasztott szakágát körülvevő közeggel, miméi lett az optikai szál-párnak disztáiis és proximális végei vannak, rendelkezik továbbá ismert jellemzőjü fényt előállító fényforrással és egy első száloptikás csatolóval, mely összeköti a fényforrást az optikai szál-pár proximális végével, a kibocsátott fényjel bevezetésére az optikai szál-párba; vannak továbbá az op- tlkai szálak disztális végeinél a fényt ezen diaztalis végektől a fényforrás felé visszaverő eszközök, végül el van látva az első száloptikás csatolóban a visszatérő jeleket megfigyelő eszközzel, a kiválasztott szakaszt körülvevő közeg fénytörési index-változásának detektálására·48. A 47. igénypont szerinti száloptikás interferonét rikus érzékelő berendezés, azzal jelleme zve , hogy van egy második száloptikás csatolója es egy optikai szala, amely összeköti a fényforrást az első száloptikás csatolóval.49· A 4b. igénypont szerinti száloptikás interferőmetrikus érzékelő berendezés, azzal jelleme zve , hogy a második száloptikás csatolóval összekötött eszköze van, a fényforrás emissziós jellemzőinek kijelzésére.50. A 48. igénypont szerinti száloptikás interferometrikus érzékelő berendezés, azzal jellemezve , hogy a második száloptikás csatolóhoz kötött eszköze van egy fáziseltolódás! jel előallitásáhoh, amely a kiválasztott szakaszt körülvevő közeg fénytörési index-valtozásanak irányát detektálja.51. A 47. igénypont szerinti száloptikás in- teríerőmetrikus érzékelő berendezés, azzal jelleme zve , hogy a fényforrás tartalmaz olyan izoláló eszközt, ensely izolálja a fényforrást az optikai szálak disztális végeitől érkező visszavert fénytől.52. A 47. igénypont szerinti száloptixáe in• 4 · » *·»· « ·· ♦ terferometrikus érzékelő berendezés· azzal Jellemezve, hogy van egy, az optikai szál-pár mindegyikében elhelyezett járulékos száloptikás csatolója a fényforrásból érkező és a visszatérő jelek szétválásztasára.55· Az 52·igénypont szerinti száloptikás interferometrikus érzékelő berendezés, azzal jellemezve, hogy van egy, az említett mindkét járuló kos száloptikás csatolóhoz kapcsolt eszköze a fényforrás-jelek interfez-ogramjának létrehozásához.54· Az 55· igénypont szerinti száloptikás interferoné trikus érzékelő berendezés, azzal jellemezve , hogy van egy, az említett mindkét járulékos száloptikás csatolóhoz kapcsolt eszköze, a viszáz atérő jelek interferogramjanak létrehozásához.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/495,721 US5218419A (en) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | Fiberoptic interferometric sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU910881D0 HU910881D0 (en) | 1991-09-30 |
| HUT60392A true HUT60392A (en) | 1992-08-28 |
Family
ID=23969750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU91881A HUT60392A (en) | 1990-03-19 | 1991-03-18 | Fiber optic interferometric sensor |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5218419A (hu) |
| EP (2) | EP0722081A3 (hu) |
| JP (1) | JPH04221743A (hu) |
| KR (1) | KR910017213A (hu) |
| CN (1) | CN1055061A (hu) |
| AU (2) | AU654809B2 (hu) |
| CA (1) | CA2038108A1 (hu) |
| FI (1) | FI911307A (hu) |
| HU (1) | HUT60392A (hu) |
| IE (1) | IE910877A1 (hu) |
| IL (1) | IL97522A (hu) |
| NO (1) | NO911019L (hu) |
| NZ (1) | NZ237403A (hu) |
| PT (1) | PT97066A (hu) |
| TW (1) | TW267217B (hu) |
| YU (1) | YU48091A (hu) |
| ZA (1) | ZA911814B (hu) |
Families Citing this family (57)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5578499A (en) * | 1989-09-20 | 1996-11-26 | The Royal Institution For The Advancement Of Learning | Homogeneous immunoassay system employing fourier transform infrared spectroscopy |
| GB9104780D0 (en) * | 1991-03-07 | 1991-04-17 | Tatam Ralph P | Apparatus and methods for measuring magnetic fields and electric currents |
| US5345522A (en) * | 1992-09-02 | 1994-09-06 | Hughes Aircraft Company | Reduced noise fiber optic towed array and method of using same |
| US5413939A (en) * | 1993-06-29 | 1995-05-09 | First Medical, Inc. | Solid-phase binding assay system for interferometrically measuring analytes bound to an active receptor |
| US5410404A (en) * | 1993-11-30 | 1995-04-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Fiber grating-based detection system for wavelength encoded fiber sensors |
| JPH09101225A (ja) * | 1995-10-06 | 1997-04-15 | Hitachi Ltd | 光ファイバ圧力センサ |
| US5646401A (en) * | 1995-12-22 | 1997-07-08 | Udd; Eric | Fiber optic grating and etalon sensor systems |
| US6563589B1 (en) | 1996-04-19 | 2003-05-13 | Kvh Industries, Inc. | Reduced minimum configuration fiber optic current sensor |
| JPH10185806A (ja) * | 1996-12-27 | 1998-07-14 | Ricoh Co Ltd | 含水分検知装置 |
| US5978114A (en) * | 1997-08-29 | 1999-11-02 | Amphenol Corporation | Modular cascaded Mach-Zehnder DWDM components |
| JP2002502980A (ja) | 1998-02-10 | 2002-01-29 | イーワイ ラボラトリーズ インコーポレイテッド | 試料ホルダ起伏形状を補償し且つシステム・ノイズのロック除去を行う反射測定システム |
| US6891622B2 (en) | 1999-02-11 | 2005-05-10 | Kvh Industries, Inc. | Current sensor |
| US6539134B1 (en) | 1999-02-11 | 2003-03-25 | Kvh Industries, Inc. | Polarization transformer |
| KR100329042B1 (ko) * | 1999-08-03 | 2002-03-18 | 윤덕용 | 광섬유 구조물 변형 감지시스템 |
| US6738144B1 (en) | 1999-12-17 | 2004-05-18 | University Of Central Florida | Non-invasive method and low-coherence apparatus system analysis and process control |
| US6370289B1 (en) | 2000-01-12 | 2002-04-09 | Kvh Industries, Inc. | Apparatus and method for electronic RIN reduction in fiber-optic sensors |
| EP1261880B1 (en) | 2000-02-28 | 2004-04-21 | KVH Industries, Inc. | Faraday-effect current sensor with improved vibration response |
| AU2001280542A1 (en) | 2000-07-13 | 2002-01-30 | Kvh Industries, Inc. | Method for controlling fiber optic sensor scale factor |
| AU2001278900A1 (en) | 2000-07-18 | 2002-01-30 | Kvh Industries, Inc. | Method of incorporating optical material into an optical fiber |
| WO2002023237A2 (en) | 2000-08-02 | 2002-03-21 | Kvh Industries, Inc. | Decreasing the effects of linear birefringence in a fiber-optic sensor by use of berry's topological phase |
| US7120323B2 (en) | 2000-08-02 | 2006-10-10 | Kvh Industries, Inc. | Reduction of linear birefringence in circular-cored single-mode fiber |
| DE60203757T2 (de) * | 2001-03-07 | 2006-01-19 | Rohm And Haas Co. | Harz-immobilisiertes Biozid |
| US6650799B2 (en) | 2001-09-18 | 2003-11-18 | Hampton University | Apparatus for and methods of sensing evanescent events in a fluid field |
| GB0125195D0 (en) * | 2001-10-19 | 2001-12-12 | Optomed As | Optical sensing of measurands |
| US7440110B2 (en) | 2001-10-19 | 2008-10-21 | Invivosense Asa | Optical sensing of measurands |
| US6836334B2 (en) | 2001-10-31 | 2004-12-28 | Kvh Industries, Inc. | Angle random walk (ARW) noise reduction in fiber optic sensors using an optical amplifier |
| US6798523B2 (en) * | 2001-12-04 | 2004-09-28 | Honeywell International Inc. | Sensor and method for detecting fiber optic faults |
| CA2372637A1 (en) * | 2002-02-20 | 2003-08-20 | Institut National D'optique | Packaged optical sensors on the side of optical fibres |
| US6763153B2 (en) | 2002-04-17 | 2004-07-13 | Kvh Industries, Inc. | Apparatus and method for electronic RIN reduction in fiber-optic sensors utilizing filter with group delay |
| US20050113701A1 (en) * | 2003-11-26 | 2005-05-26 | Scimed Life Systems, Inc. | Rotating measuring device |
| JP4423421B2 (ja) | 2004-12-01 | 2010-03-03 | 国立大学法人浜松医科大学 | エバネッセントカテーテルシステム |
| US8463084B2 (en) * | 2004-12-16 | 2013-06-11 | Kulite Semiconductor Products, Inc. | Optical micromachined pressure sensor |
| CN100363714C (zh) * | 2005-01-07 | 2008-01-23 | 清华大学 | 基于激光回馈的光纤传感器 |
| EP1744135A1 (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-17 | IEE INTERNATIONAL ELECTRONICS & ENGINEERING S.A. | Foil-type pressure sensor |
| US20090080898A1 (en) * | 2007-09-24 | 2009-03-26 | Fiber Sensys Llc | Method and apparatus for reducing noise in a fiber-optic sensor |
| JP4474494B2 (ja) * | 2008-02-29 | 2010-06-02 | 株式会社フジクラ | 光周波数領域反射測定方式の物理量計測装置及びこれを用いた温度と歪みの計測方法 |
| EP2310806A2 (en) * | 2008-07-24 | 2011-04-20 | Ramot at Tel-Aviv University Ltd. | Enhanced sensitivity interferometric sensors |
| US9448319B2 (en) * | 2009-10-20 | 2016-09-20 | Lockheed Martin Corporation | All fiber towed array |
| DE102009046738A1 (de) | 2009-11-16 | 2011-06-01 | Hilti Aktiengesellschaft | Steuerungsverfahren für einen Akkumulator und eine Handwerkzeugmaschine |
| WO2012023918A1 (en) | 2010-08-19 | 2012-02-23 | Halliburton Energy Services, Inc. | Optical pressure sensor |
| US20120307254A1 (en) * | 2011-06-06 | 2012-12-06 | Picokinetix Llc | Modal-domain optical fiber sensor system |
| CN102323239B (zh) * | 2011-08-09 | 2013-04-24 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于非对称双芯光纤的折射率传感器 |
| CN102419313B (zh) * | 2011-08-12 | 2014-07-02 | 华南师范大学 | 基于迈克尔逊干涉仪的光纤折射率传感器及其测量方法 |
| CN102322876B (zh) * | 2011-09-01 | 2013-05-22 | 华南师范大学 | 全光纤干涉仪被动相位补偿结构及其制作方法 |
| CN102778443B (zh) * | 2012-08-08 | 2014-08-20 | 北京航空航天大学 | 一种氢气浓度检测装置 |
| CN103900994A (zh) * | 2014-04-18 | 2014-07-02 | 深圳大学 | 基于迈克尔逊干涉仪的全光纤折射率计、制作方法及系统 |
| WO2016100986A1 (en) | 2014-12-19 | 2016-06-23 | University Of Utah Research Foundation | Interferometry system and associated methods |
| EP3475649A4 (en) | 2016-06-23 | 2020-04-22 | University of Utah Research Foundation | INTERFEROMETRY SYSTEM AND RELATED METHODS |
| US11162781B2 (en) | 2016-06-23 | 2021-11-02 | University Of Utah Research Foundation | Interferometry systems and methods |
| CN106264556A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-01-04 | 重庆三峡医药高等专科学校 | 一种插入血管检测的光纤表面等离子体共振传感器 |
| IT201700053268A1 (it) * | 2017-05-17 | 2017-08-17 | Torino Politecnico | Sensore ottico e procedimento di realizzazione di un tale sensore. |
| CN107990920B (zh) * | 2017-10-16 | 2020-06-26 | 天津理工大学 | 一种具有双生谐振干涉峰的光纤传感器的制造方法 |
| CN107560555A (zh) * | 2017-11-01 | 2018-01-09 | 闫洪 | 激光干涉游标卡尺 |
| CN109459073A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-03-12 | 电子科技大学 | 一种光纤传感器的解调系统及解调方法 |
| CN110736722B (zh) * | 2019-10-29 | 2022-04-08 | 广州特种承压设备检测研究院 | 一种石墨烯量子点复合材料光纤气体传感器制作方法 |
| CN110749549A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-04 | 山东大学 | 一种恶臭气体成分及浓度监测装置与方法 |
| EP3889580A1 (en) * | 2020-04-05 | 2021-10-06 | TGTW Group B.V. | System and method of measuring contaminants in a substantially translucent material, such as water |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4784454A (en) * | 1982-08-02 | 1988-11-15 | Andrew Corporation | Optical fiber and laser interface device |
| US4668264A (en) * | 1982-08-02 | 1987-05-26 | Andrew Corporation | Method for making self-aligning optical fiber with accessible guiding region |
| US4669814A (en) * | 1982-08-02 | 1987-06-02 | Andrew Corporation | Single mode, single polarization optical fiber with accessible guiding region and method of forming directional coupler using same |
| US4697876A (en) * | 1983-02-25 | 1987-10-06 | Andrew Corporation | Fiber-optic rotation sensor |
| US4753497A (en) * | 1983-06-28 | 1988-06-28 | Hitachi Cable Limited | Directional coupler for coupling single-polarization optical fibers |
| US4589728A (en) * | 1983-08-26 | 1986-05-20 | Andrew Corporation | Optical fiber polarizer |
| GB8400985D0 (en) * | 1984-01-14 | 1984-02-15 | Jackson D A | Polarimetric fibre sensor |
| US4589725A (en) * | 1984-03-28 | 1986-05-20 | Andrew Corporation | Optical-fiber directional coupler using boron oxide as interstitial material |
| US4653855A (en) * | 1984-10-09 | 1987-03-31 | Quantum Diagnostics Ltd. | Apparatus and process for object analysis by perturbation of interference fringes |
| US4577551A (en) * | 1984-11-26 | 1986-03-25 | Guido Bellanca | Fettuccine cooking apparatus |
| FR2574178B1 (fr) * | 1984-12-03 | 1987-02-20 | Electricite De France | Capteur interferometrique a fibre optique |
| US4818071A (en) * | 1985-03-26 | 1989-04-04 | Andrew Corporation | Fiber optic doppler anemometer |
| US4789240A (en) * | 1985-05-28 | 1988-12-06 | Litton Systems, Inc. | Wavelength switched passive interferometric sensor system |
| US4712866A (en) * | 1986-07-24 | 1987-12-15 | Andrew Corporation | Indium-clad fiber-optic polarizer |
| US4974961A (en) * | 1986-09-12 | 1990-12-04 | Jackson David A | Optical fibre measuring system |
| US4741586A (en) * | 1987-02-20 | 1988-05-03 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Dynamic coupler using two-mode optical waveguides |
| WO1989007756A1 (en) * | 1988-02-14 | 1989-08-24 | Walter Lukosz | Integrated optical interference method |
| US4866660A (en) * | 1988-02-29 | 1989-09-12 | Amp Incorporated | Optoelectraulic devices based on interference induced carrier modulation |
| US4815817A (en) * | 1988-04-06 | 1989-03-28 | Raynet Corporation | D-shaped fiber |
| US4929050A (en) * | 1988-10-31 | 1990-05-29 | Unisys Corporation | Traveling wave fiber optic interferometric sensor and method of polarization poling fiber optic |
-
1990
- 1990-03-19 US US07/495,721 patent/US5218419A/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-03-12 NZ NZ237403A patent/NZ237403A/en unknown
- 1991-03-12 IL IL9752291A patent/IL97522A/en not_active IP Right Cessation
- 1991-03-12 ZA ZA911814A patent/ZA911814B/xx unknown
- 1991-03-12 CA CA002038108A patent/CA2038108A1/en not_active Abandoned
- 1991-03-12 TW TW080101930A patent/TW267217B/zh active
- 1991-03-14 NO NO91911019A patent/NO911019L/no unknown
- 1991-03-15 AU AU73521/91A patent/AU654809B2/en not_active Ceased
- 1991-03-15 EP EP96200756A patent/EP0722081A3/en not_active Withdrawn
- 1991-03-15 EP EP19910302225 patent/EP0450782A3/en not_active Withdrawn
- 1991-03-15 KR KR1019910004106A patent/KR910017213A/ko active IP Right Grant
- 1991-03-15 IE IE087791A patent/IE910877A1/en unknown
- 1991-03-18 JP JP3052400A patent/JPH04221743A/ja not_active Withdrawn
- 1991-03-18 HU HU91881A patent/HUT60392A/hu unknown
- 1991-03-18 YU YU48091A patent/YU48091A/sh unknown
- 1991-03-18 PT PT97066A patent/PT97066A/pt not_active Application Discontinuation
- 1991-03-18 CN CN91101801A patent/CN1055061A/zh active Pending
- 1991-03-18 FI FI911307A patent/FI911307A/fi not_active Application Discontinuation
-
1994
- 1994-12-08 AU AU80345/94A patent/AU8034594A/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI911307A (fi) | 1991-09-20 |
| AU7352191A (en) | 1991-09-19 |
| YU48091A (sh) | 1995-03-27 |
| PT97066A (pt) | 1993-03-31 |
| EP0450782A2 (en) | 1991-10-09 |
| AU654809B2 (en) | 1994-11-24 |
| IL97522A (en) | 1994-05-30 |
| ZA911814B (en) | 1992-11-25 |
| IL97522A0 (en) | 1992-06-21 |
| EP0722081A2 (en) | 1996-07-17 |
| HU910881D0 (en) | 1991-09-30 |
| NO911019L (no) | 1991-09-20 |
| EP0722081A3 (en) | 1996-11-20 |
| NO911019D0 (no) | 1991-03-14 |
| CA2038108A1 (en) | 1991-09-20 |
| JPH04221743A (ja) | 1992-08-12 |
| US5218419A (en) | 1993-06-08 |
| EP0450782A3 (en) | 1992-08-26 |
| AU8034594A (en) | 1995-02-16 |
| KR910017213A (ko) | 1991-11-05 |
| NZ237403A (en) | 1996-03-26 |
| FI911307A0 (fi) | 1991-03-18 |
| TW267217B (hu) | 1996-01-01 |
| CN1055061A (zh) | 1991-10-02 |
| IE910877A1 (en) | 1991-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| HUT60392A (en) | Fiber optic interferometric sensor | |
| US5225887A (en) | Method of preparing an optical fiber for use in an interferometer system | |
| US11346770B2 (en) | Optical fiber sensor for salinity and temperature measurement | |
| EP1344022B1 (en) | Fibre optic sensor systems | |
| US6078833A (en) | Self referencing photosensor | |
| US5094534A (en) | Coherence selective fiber optic interferometric sensor system | |
| TW406198B (en) | An optical frequency and temperature sensor and its applications | |
| US20100007893A1 (en) | Push-pull two wavelength fabry perot sensor for fiber optic acoustic sensor arrays | |
| US7519407B2 (en) | Optical sensing catheter system | |
| US9372150B2 (en) | Optical method and system for measuring an environmental parameter | |
| EP1195582A1 (en) | Fiber optic sensor with an optical resonator | |
| CA2646312C (en) | Dual source calibration for distributed temperature systems | |
| Bacci et al. | Thermochromic transducer optical fiber thermometer | |
| US5747793A (en) | Variable light source compensated optical fiber sensing system | |
| US9244002B1 (en) | Optical method and system for measuring an environmental parameter | |
| Martínez-Manuel et al. | Simple low-cost refractometer using a disposable optical fiber tip for measurements | |
| WO1991003728A1 (en) | Guided optical wave chemical sensor systems | |
| NZ260424A (en) | Fibre optic interferometer monitors refractive index of sensor material to detect changes in physical environment | |
| US7087887B1 (en) | Optical multiphase flow sensor | |
| Im et al. | New optical pressure sensor based on the Fabry-Perot interferometer combined with mechanolumenescence diaphragm | |
| Iadicicco et al. | Thinned fiber Bragg gratings for sensing applications | |
| JPH0953999A (ja) | 光式外力検知装置 | |
| Narayanaswamy et al. | Fibre optics for chemical sensing | |
| Ho | Multi-point fiber optic gas sensor systems | |
| RU2090983C1 (ru) | Волоконно-оптический гидрофон |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| DFC4 | Cancellation of temporary protection due to refusal |