Optické vláknové pH senzory

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá návrhem struktury optovláknového pH senzoru, který je realizován pomocí zúžení optického vlákna, a měřením s několika vzorky zúžených vláken. Návrh a simulace jsou prováděny v softwarovém nástroji BeamPROP, který je součástí návrhového prostředí RSoft CAD. Protože zúžená optická vlákna využívají ke snímání interakci evanescentní vlny s okolím senzoru, je zde navržena struktura zúženého vlákna maximalizující citlivost na index lomu okolí senzoru pro jednovidová a vícevidová optická vlákna. K následnému měření byla využita zúžená vlákna s jinými parametry struktury, ale byl sledován předpokládaný trend při měření vodných roztoků o různém pH. Pro další navýšení citlivosti senzoru byla do měření zahrnuta methylenová modř.

This thesis describes the design of a fiber optic pH sensor, achieved through optical fiber tapering, and presents the results of measurement using several samples of tapered fibers. Design and simulations were carried out using the BeamPROP software tool, which is part of the RSoft CAD design environment. Because tapered optical fibers use the interaction of evanescent waves with sensor surroundings for measurement, a tapered fiber structure that maximizes sensitivity to the refractive index around the sensor for single- and multi-mode optical fibers is proposed. Tapered fibers with different structure parameters were used in measurements and the expected trend was observed in the measurement of aqueous solutions at different pH levels. The inclusion of methylene blue in the measurement further increased the sensitivity of the sensor.