УДК: 535.399

Люминесцентные волокна с молекулярными кластерами серебра для измерения показателя преломления окружающей среды

Агафонова Д.С., Сидоров А.И., Эттувэгыргина М.Г.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Агафонова Д.С., Сидоров А.И., Эттувэгыргина М.Г. Люминесцентные волокна с молекулярными кластерами серебра для измерения показателя преломления окружающей среды // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 6. С. 66–71.

Agafonova D.S., Sidorov A.I., Ettuvegyrgina M.G. Luminescent fibers with molecular clusters of silver for measuring the refractive index of the ambient medium [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2015. V. 82. № 6. P. 66–71.

Ссылка на англоязычную версию:

D. S. Arafonova, A. I. Sidorov, and M. G. Éttuvégyrgina, "Luminescent fibers with molecular clusters of silver for measuring the refractive index of the ambient medium," Journal of Optical Technology. 82(6), 380-384 (2015). https://doi.org/10.1364/JOT.82.000380

Аннотация:

Представленные экспериментальные результаты показывают, что использование люминесцентных многомодовых волокон в датчиках показателя преломления окружающей среды позволяет существенно увеличить их чувствительность к изменению показателя преломления среды. Эксперименты проводились с волокнами из силикатного стекла, содержащего люминесцентные центры в виде нейтральных молекулярных кластеров серебра. Причиной повышения чувствительности является то, что при захвате волокном излучения люминесцентных центров в волокне возбуждается больше мод высшего порядка, чем в случае возбуждения волноводных мод через торец волокна. Результаты численного моделирования показывают, что заметное увеличение чувствительности происходит для мод с индексом N ≥ 100.

Ключевые слова:

люминесценция, оптическое волокно, молекулярный кластер, серебро, датчик показателя преломления

Благодарность:

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (Соглашение № 14-23-00136).

Коды OCIS: 160.2540, 160.5690, 280.4788

Список источников:

1. De Vos K., Bartolozzi I., Schacht E., Bienstman P., Baets R. Silicon-on-insulator microring resonator for sensitive and label-free biosensing // Opt. Exp. 2007. V. 15. Р. 7610–7615.
2. Guo X., Tong L. Supported microfiber loops for optical sensing // Opt. Exp. 2008. V. 16. № 19. Р. 14429–14434.
3. Shi L., Xu Y.H., Tan W., Chen X.F. Simulation of optical microfiber loop resonators for ambient refractive index sensing // Sensors. 2007. V. 7. Р. 689–696.
4. Chemical, biochemical, and environmental fiber sensors V // Ed. by Lieberman R.A. / Proc. SPIE. 1994. V. 2068. 320 p.
5. Cusano A., Iadicicco A., Pilla P., Contessa L., Campopiano S., Cutolo A., Giordano M., Guerra G. Coated long-period fiber gratings as high-sensitivity optochemical sensors // Lightwave Techn. 2006. V. 24. № 4. Р. 1776–1786.
6. Liang W., Huang Y., Xu Y., Lee R.K., Yariv A. Highly sensitive fiber Bragg grating refractive index sensors // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 86. 151122-1–8.
7. Luff B.J., Wilkinson J.S., Piehler J., Hollenback U., Ingenhoff J., Fabricius N. Integrated optical Mach–Zehnder biosensor // Lightwave Techn. 1998. V. 16. Р. 583–591.
8. Kinrot N., Nathan M. Investigation of a periodically segmented waveguide Fabry–Pérot interferometer for use as a chemical biosensor // Lightwave Techn. 2006. V. 24. № 5. Р. 2139–2145.
9. Lukosz W. Principles and sensitivities of integrated optical and surface plasmon sensors for direct affinity sensing and immunosensing // Biosens. Bioelectron. 1991. V. 6. Р. 215–225.
10. Monzón-Hernández D., Villatoro J. High-resolution refractive index sensing by means of a multiplepeak surface plasmon resonance optical fiber sensor // Sens. Actuators B. 2006. V. 115. Р. 227–231.
11. Debackere P., Scheerlinck S., Bienstman P., Baets R. Surface plasmon interferometer in silicon-on-insulator: novel concept for an integrated biosensor // Opt. Exp. 2006. V. 14. № 16. Р. 7063–7072.
12. Gao F., Liu H., Sheng C., Zhu C., Zhu S.N. Refraction index sensor based on the leaky radiation of microfiber // Opt. Exp. 2014. V. 22. P. 12645–12652.

13. Игнатьев А.И., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Шахвердов Т.А. Влияние ультрафиолетового облучения и термообработки на люминесценцию молекулярных кластеров серебра в фототерморефрактивных стеклах // Опт. спектр. 2013. Т. 114. № 5. C. 838–844.
14. Колобкова Е.В., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Шахвердов Т.А. Люминесценция молекулярных кластеров серебра в оксифторидных стеклах // Опт. спектр. 2013. Т. 114. № 2. С. 260–264.
15. Дёмичев И.А., Егоров В.И., Постников Е.С., Сгибнев Е.М., Сидоров А.И., Хрущева Т.А. Влияние ионов церия на поглощение и люминесценцию молекулярных кластеров серебра в силикатных стеклах после ионного обмена // Научн.-техн. вестн. ИТМО. 2013. № 2. С. 27–33.
16. Агафонова Д.С., Егоров В.И., Игнатьев А.И., Сидоров А.И. Влияние ультрафиолетового облучения и температуры на люминесценцию молекулярных кластеров серебра в фототерморефрактивных стеклах // Опт. журн. 2013. Т. 80. № 8. С. 51–56.
17. Игнатьев А.И., Сгибнев Е.М., Демичев И.А., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Хрущева Т.А., Шахвердов Т.А. Особенности люминесценции силикатных стекол с серебром, введенным методом ионного обмена // Опт. спектр. 2014. Т. 116. № 4. С. 120–126.
18. Dubrovin V.D., Ignatiev A.I., Nikonorov N.V., Sidorov A.I., Shakhverdov T.A., Agafonova D.S. Luminescence of silver molecular clusters in photothermorefractive glasses // Opt. Mater. 2014. V. 36. P. 753–759.
19. Дубровин В.Д., Игнатьев А.И., Никоноров Н.В., Сидоров А.И. Влияние галогенидов на люминесценцию молекулярных кластеров серебра в фототерморефрактивных стеклах // ЖТФ. 2014. Т. 84. № 5. С. 106–109.
20. Агафонова Д.С., Колобкова Е.В., Никоноров Н.В., Сидоров А.И. Влияние ионов редкоземельных металлов на температурную зависимость люминесценции молекулярных кластеров серебра в оксифторидных стеклах // Опт. журн. 2014. Т. 81. № 7. С. 59–66.
21. Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Цехомский В.А., Шахвердов Т.А. Широкополосная люминесценция меди в калиевоалюмоборатных стеклах // Опт. спектр. 2013. Т. 114. № 3. С. 417–421.
22. Бабкина А.Н., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Ширшнев П.С, Шахвердов Т.А. Влияние температуры на спектры люминесценции калиевоалюмоборатных и силикатных стекол с ионами меди (I) и серебра // Опт. cпектр. 2014. Т. 116. № 1. С. 93–100.
23. Бабкина А.Н., Сидоров А.И., Ширшнев П.С. Термохромный эффект в алюмоборатных стеклах с ионами меди (I) и хлора // Опт. журн. 2014. Т. 81. № 1. С. 66–69.
24. Babkina A.N., Nikonorov N.V., Shakhverdov T.A., Shirshnev P.S., Sidorov A.I. Luminescent thermochromism in potassium-alumina-borate glass with copper-containing molecular clusters at elevated temperatures // Opt. Mater. 2014. V. 36. P. 773–777.
25. Колобкова Е.В., Кукушкин Д.С., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Шахвердов Т.А. Влияние термообработки на люминесценцию фторфосфатных стекол с молекулярными кластерами сульфида кадмия // Физ. и хим. стекла. 2015. Т. 41. № 1. С. 140–145.
26. Kolobkova E.V., Kukushkin D.S., Nikonorov N.V., Shakhverdov T.A., Sidorov A.I., Vasiliev V.N. Luminescent properties of fluorophosphate glasses with lead chalcogenides molecular clusters // J. Lumin. 2015. V. 162.
P. 36−40.
27. Колобкова Е.В., Кукушкин Д.С., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Шахвердов Т.А. Люминесцентные свойства фторфосфатных стекол с молекулярными кластерами селенида кадмия // Опт. спектр. 2015. Т. 118. С. 237−241.
28. Агафонова Д.С., Колобкова Е.В., Сидоров А.И. Температурные зависимости интенсивности люминесценции оптических волокон из оксифторидного стекла с квантовыми точками CdS и CdSxSe1–x // ПЖТФ. 2013. Т. 39. В. 14. С. 8–16.
29. Díez I., Ras R.H.A. Fluorescent silver nanoclusters // Nanoscale. 2011. V. 3. P. 1963–1970.
30. Tervonen A., West B.R., Honkanen S. Ion-exchanged glass waveguide technology: a review // Opt. Eng. 2011. V. 50. P. 071107-1–12.
31. Fedrigo S., Harbich W., Buttet J. Optical response of Ag2, Ag3, Au2, and Au3 in argon matrices // Chem. Phys. 1993. V. 99. P. 5712–5717.
32. Felix C., Sieber C., Harbich W., Buttet J., Rabin I., Schulze W., Ertl G. Fluorescence and excitation spectra of Ag4 in an argon matrix // Chem. Phys. Lett. 1999. V. 313. P. 105–110.
33. Zheng W., Kurobori T. Assignments and optical properties of X-ray-induced color centers in blue and orange radiophotoluminescent silver-activated glasses // Lumin. 2011. V. 131. P. 36–41.
34. М. Адамс. Введение в теорию оптических волноводов. М.: Мир, 1984. 512 с.
35. Tsao C.Y.H., Payne D.N., Gambling W.A. Modal characteristics of three-layered optical fiber waveguides: a modified approach // JOSA A. 1989. V. 6. № 4. P. 555–563.