Исследование оптического диэлектрического микрорезонатора для детектирования наночастиц тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.00.00, кандидат наук Миньков, Кирилл Николаевич

• Миньков, Кирилл Николаевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Миньков, Кирилл Николаевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР И АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ СФЕРЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Общая постановка задачи исследования параметров наночастиц при помощи оптических диэлектрических микрорезонаторов

1.2 Методы изготовления ОДМР

1.3 Методы обеспечения связи с ОДМР

1.4 Методы активации силоксановых связей на поверхности ОДМР

1.5 Методы детектирования наночастиц

1.6 Анализ детекторов на основе оптических диэлектрических микрорезонаторов

1.7 Выводы к главе 1

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ИЗГОТОВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ ОПТИЧЕСКИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МИКРОРЕЗОНАТОРОВ МЕТОДОМ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

2.1 Методика изготовления ОДМР

2.2 Описание установки

2.3 Контроль диаметра ОДМР

2.4 Контроль параметров шероховатости ОДМР

2.5 Контроль угла отклонения осевой линии ножки от плоскости касательной экватора

2.6 Контроль концентрации частиц на рабочем участке изготовления ОДМР

2.7 Методика измерения добротности ОДМР

2.8 Выводы к главе 2

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВНУТРЕННЕЙ СТРУКТУРЫ ОПТИЧЕСКИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МИКРОРЕЗОНАТОРОВ

3.1 Получение проекций ОДМР

3.2 Предобработка проекций

3.3 Реконструкция томограммы

3.4 Описание эксперимента

3.5 Выводы к главе 3

ГЛАВА 4 МЕТОДИКА ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАСТЯНУТОГО ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА МЕТОДОМ ТЕРМИЧЕСКОГО НАГРЕВА ДЛЯ СИСТЕМЫ СВЯЗИ С ОПТИЧЕСКИМ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ МИКРОРЕЗОНАТОРОМ

4.1 Методика изготовления растянутого оптического волокна

4.2 Описание установки

4.3 Подбор сопел

4.4 Исследование связи с микрорезонатором

4.5 Влияние загрязнений на пропускание растянутого оптоволокна

4.6 Влияние вибраций на связь растянутого оптоволокна с оптическим диэлектрическим микрорезонатором

4.7 Контроль параметров шероховатости растянутого оптоволокна

4.8 Выводы к главе 4

ГЛАВА 5 АДСОРБЦИЯ НАНОЧАСТИЦ НА ПОВЕРХНОСТЬ ОПТИЧЕСКОГО ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МИКРОРЕЗОНАТОРА

5.1 Метод измерений концентрации наночастиц

5.2 Обработка сигнала

5.3 Описание эксперимента детектирования малых концентраций наночастиц в воздушной среде с помощью ОДМР

5.4 Методика активации поверхностных связей ОДМР, позволяющая измерить концентрацию наночастиц в водной среде

5.5 Выводы к главе 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование оптического диэлектрического микрорезонатора для детектирования наночастиц»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. В настоящее время оптические диэлектрические микрорезонаторы (далее по тексту — ОДМР) находят широкое применение в науке и технике. ОДМР являются высокодобротными селективными элементами, являющимися аналогами высокодобротных контуров или СВЧ резонаторов, имеющих узкие резонансные кривые, возможность перестраиваться по частоте, а также устойчивость к помехам. Конструктивно ОДМР представляет собой тело вращения диаметром от сотен нанометров до десятков микрометров.

Особый интерес представляет использование детекторов наночастиц на основе резонаторов, способных значительно увеличить предел чувствительности современных методов измерения концентрации наночастиц.

Наночастицы различных материалов широко применяются на производстве, в науке, а также медицинских исследованиях. Среди них наиболее распространены частицы А12О3, ТЮ2, БЮ2 и ZnO. Из параметров наночастиц наиболее часто исследуют геометрические размеры, морфологию поверхности, массовую и счетную концентрацию и заряд.

Одной из важных задач при изучении наночастиц является определение малых концентраций наночастиц в различных средах. Эта задача может решаться при помощи большого количества методов, которые можно разделить на две группы: детерминированные и вероятностные. К детерминированным относятся сканирующая электронная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия, атомно-силовая микроскопия, пьезобалансный метод. К вероятностным методам относятся: метод дифракции на краю, метод динамического рассеивания света, метод дифференциальной электрической подвижности, а также метод акустической спектроскопии.

Вышеописанные методы способны работать как в воздушной, так и водной среде, за исключением микроскопии, где это возможно сделать посредством трудоемкой подготовки пробы. Другим существенным

недостатком всех обозначенных методов является отсутствие возможности измерять сверхмалые концентрации наночастиц размером вплоть до 5 нм.

Перспективным является метод детектирования наночастиц, в котором в качестве чувствительного элемента используют оптические диэлектрические микрорезонаторы с модами «шепчущей галереи». Данный метод также пригоден для обнаружения макромолекул.

Для создания ОДМР, предназначенных для детектирования наночастиц, особое значение имеют два его параметра: локализация поля, которая определяет объем чувствительной области, и добротность, которая прямо пропорциональна чувствительности ОДМР к минимальной концентрации наночастиц.

Степень проработанности проблемы исследования. Известны работы в области детекторов на основе оптических диэлектрических микрорезонаторов K.J. Vahala, Vollmer F., Quan H, Foreman M.R., Swaim J.D., S. Arnold, M. Khoshsima, I. Teraoka, Zijlstra P., Orrit M., Heylman K.D., Knapper K.A., Burg T.P., Godin M., Knudsen S.M., Shen W., Carlson G., Foster J.S., Babcock K., Manalis S.R. и других зарубежных ученых, чей вклад в эту проблему сложно переоценить. В Российской Федерации, несмотря на то, что оптические резонаторы с модами типа «шепчущей галереи» были впервые продемонстрированы в нашей стране, работ, посвящённых теме детектирования наночастиц, нет.

Принципы работы оптических диэлектрических микрорезонаторов подробно описаны в работах Брагинского В.Б., Городецкого М.Л., Ильченко В.С., Биленко И.А. и т.д.

В тоже время вопросу детектирования малых концентраций наночастиц при помощи оптических диэлектрических микрорезонаторов, особенно в воздушной среде, уделено крайне мало внимания. При этом в работах по детектированию наночастиц не учитываются метрологические аспекты, такие как параметры микрорезонатора, контроль параметров окружающей среды при

изготовлении ОДМР. Метрологическое обеспечение воспроизводимости диаметра резонатора, отклонения плоскости касательной экватора сферы от осевой линии ножки ОДМР, а также добротности ОДМР в литературе не рассмотрены. Стоит особо отметить, что в международной практике ранее не исследовались внутренние неоднородности показателя преломления резонатора и их влияние на добротность ОДМР. Исследование концентрации наночастиц производились метрологически не обеспеченными образцами. В связи с этим, научная задача создания детекторов на основе ОДМР, является своевременной, актуальной и имеет все предпосылки для ее решения.

Существующие системные проблемы и необходимость их преодоления определили цель диссертационной работы.

Целью настоящей работы является исследование методов и средств контроля концентрации наночастиц при помощи оптических диэлектрических микрорезонаторов.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить ряд задач, к которым относятся:

1. Исследование методов изготовления ОДМР.

2. Исследование факторов, влияющих на метрологические характеристики ОДМР в процессе изготовления.

3. Исследование влияния внутренних неоднородностей ОДМР на его метрологические характеристики.

4. Исследование и разработка методов оптической связи, обеспечивающих максимальную добротность ОДМР.

5. Исследование и анализ методов контроля счетной концентрации наночастиц в воздушной среде.

6. Разработка методов создания счетной концентрации наночастиц для определения метрологических характеристик детектора на основе ОДМР в воздушной среде.

7. Исследование и разработка методов повышения чувствительности ОДМР при взаимодействии с наночастицами в жидкой среде.

Научная новизна

1. Разработана методика изготовления ОДМР из оптического волокна, позволяющая воспроизводить геометрические размеры ОДМР с погрешностью до 10% при добротности не менее 1 х 109±20%.

2. Впервые в мире посредством оптической томографии получено распределение показателей преломления в центре ОДМР. Показано, что наличие неоднородностей показателя преломления Ди=3х10" с диаметром более 10 мкм не снижает добротность ОДМР более, на 20%.

3. Разработана методика изготовления растянутого оптического волокна, имеющего специальную форму перетяжки, для связи с ОДМР, что позволяет измерять добротность до 109.

4. Экспериментально показана возможность детектирования малых

5 3

концентраций наночастиц аэрозоля TiO2, вплоть до (1,55±0,12)х10 ед./см в воздухе при помощи ОДМР. Показано, что в результате активации высокотемпературным нагревом силоксановых связей в поликристаллическом кварце возникает адгезия наночастиц диоксида титана к поверхности ОДМР в воздушной среде, что дает возможность детектирования единичных наночастиц диоксида титана.

5. Разработана методика предварительной активации силоксановых связей за счет взаимодействия поверхности резонатора с гидроксильными ионами, что обеспечивает адсорбцию наночастиц серебра в жидкой среде.

Методы исследования

В теоретических исследованиях применялись методы разработки средств измерений, эмпирические и статистические методы исследования метрологических характеристик. Обработка измерительных сигналов производилась в пакетах программ MATLAB, WinPython, Origin.

При проведении экспериментов применялись методы растровой электронной микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии, метод дифференциальной электрической подвижности, метод динамического рассеивания света, оптической микроскопии, конфокальной микроскопии, интерференционной микроскопии. Все методы имели метрологическую прослеживаемость к государственным первичным эталонам.

Практическая значимость

1. Впервые в мире разработана, исследована и внедрена установка для изготовления оптических диэлектрических микрорезонаторов, позволяющая обеспечить отклонение диаметра не хуже 10% в диапазоне от 160 мкм до 1800 мкм, отклонение плоскости касательной экватора от осевой линии ножки не более 2% и добротность не хуже 1 х109±20%.

2. Впервые в России разработан, исследован и внедрен надежный способ изготовления растянутого оптического волокна с параболической перетяжкой. Разброс диаметра перетяжки от образца к образцу растянутого оптоволокна составляет ±0,1 мкм. Представленная методика позволяет изготавливать растянутые оптические волокна с рабочей длиной перетяжки в диапазоне от 3 до 15 мм, обеспечивает плавный переход между диаметрами перетяжки и коэффициент пропускания порядка 98%.

3. Впервые в мире разработана установка, позволяющая детектировать малые концентрации наночастиц диоксида титана в воздушной

С -5

среде вплоть до (1,55±0,12)*10 ед./см .

4. Выявлено, что адсорбция наночастиц серебра в жидкости происходит при комнатной температуре примерно в течение 60 минут, что позволяет измерять их концентрацию без применения нагрева и агрессивных сред.

Апробация работы и публикации

Основные результаты работы докладывались на ежегодной межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов имени Е.В. Арменского (Москва, 2016, 2017), XII Международной конференции «Прикладная оптика 2016» (Санкт-Петербург,

2016), форуме «Открытые инновации» (Москва, 2016), VI Международной конференции «Фотоника и информационная оптика» (Москва, 2017), VI Международном конкурсе «Лучший молодой метролог» (Астана, Казахстан,

2017), X Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов (с международным участием) «Будущее машиностроения России» (Москва, 2017), X Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика-2017» (Санкт - Петербург, 2017), XVI Всероссийской школе-семинаре «Волновые явления в неоднородных средах» имени А.П. Сухорукова (Москва,

2018).

По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, из них 5 статей в журналах, которые входят в перечень ВАК и Scopus, 2 индексируются в Web of Science, в том числе 1 статья, где соискатель является главным соавтором, 1 патент на изобретение, 1 свидетельство о регистрации программы для ЭВМ и 11 публикаций в сборниках трудов и тезисов конференций.

Личный вклад автора

Все результаты и положения, составляющие основное содержание диссертации, разработаны и получены лично автором или при его непосредственном участии. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках выполнения соглашения №14.625.21.0041 от 26.09.2017 г. (уникальный идентификатор прикладных научных исследований RFMEFI62517X0041).

Структура и объем диссертации

Полный объём диссертации составляет 120 страниц, в том числе 33 рисунка, 13 таблиц, 4 приложения. Список литературы содержит 99 источников. Работа включает введение, 5 глав, заключение, список используемой литературы.

Результаты исследований, проведенных в ходе решения поставленных выше задач, позволили сформулировать научные положения, выносимые на защиту.

Положения, выносимые на защиту:

1. Формирование однородного теплового поля при помощи кольцевого нагрева при наличии в окружающей среде частиц с размером 0,5 мкм и 1 мкм и концентрацией не более 4*105 шт./см3 и 8*104 шт. /см3, соответственно, обеспечивает изготовление ОДМР с отклонением диаметра не хуже 10% в диапазоне от 160 мкм до 1800 мкм, отклонением плоскости касательной экватора от осевой линии ножки не более 2% и добротностью 1 х109±20%.

2. Наличие внутренних неоднородностей показателя преломления в

Л

ОДМР Дп = 3x10" и диаметром не более 10 мкм не влияет на его добротность.

3. Использование волокна с длинной параболической перетяжкой обеспечивает максимальную чувствительность детектора наночастиц при добротности ОДМР 1х109±20%.

4. Детектор на основе ОДМР позволяет детектировать частицы ТЮ2 с

5 3

интегральной счетной концентрацией не менее (1,55±0,12)х 10 ед./см .

5. Для использования ОДМР в качестве детектора наночастиц серебра в жидкой среде необходимо гидроксилирование резонаторов в дистиллированной воде в течение не менее 60 минут при нормальных условиях.

ГЛАВА 1 ОБЗОР И АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ СФЕРЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Общая постановка задачи исследования параметров наночастиц при помощи оптических диэлектрических микрорезонаторов

Важной частью оптических измерительных приборов являются устройства, обладающие высокой добротностью. Высокодобротные системы находят широкое применение в различных областях науки и техники: оптике, СВЧ-электронике, электронной технике и фотонике [1]. Широкое использование высокодобротных систем связано в первую очередь с высокой чувствительностью параметров резонанса, таких как частота, амплитуда, добротность, к различным воздействиям.

ОДМР обладают уникальными свойствами: высокой добротностью (при нормальных условиях), высокой локализацией поля мод в малом объеме, работой в широком диапазоне длин волн источника возбуждения мод, малыми геометрическими размерами (при отлаженной технологии производства).

Добротность оптических диэлектрических микрорезонаторов может превышать 109 при нормальных условиях [2]. Для сравнения: добротность

-5

электромагнитной катушки равна 10 [3], добротность СВЧ резонатора с большим объемом серебряного покрытия равна 10 5 [4], у лейкосапфировых СВЧ резонаторов добротность порядка 109 при температуре жидкого гелия [5], добротность сверхпроводящих СВЧ резонаторов 1 010 при температуре жидкого гелия [6].

Высокая добротность в ОДМР обеспечивается за счет радикального уменьшения потерь за счет полного внутреннего отражения от его границ, которое достигается при помощи перехода падения лучей от нормального к скользящему [6]. Использование данного метода становится возможным за счет образования внутри резонатора бегущих мод, называемых модами «шепчущей галереи». Благодаря этим свойствам оптические диэлектрические

микрорезонаторы с модами типа «шепчущей галереи» получили широкое распространение.

При использовании резонаторов такого типа был установлен рекорд добротности среди микрорезонаторов " 1011, которой получилось достичь в результате многократного отжига ОДМР из СаБ2 при температуре 650 0С (в воздушной среде) и последующей многократной переполировке резонатора [8].

В настоящее время ОДМР находят широкое применение в науке и технике [9 - 24].

Одной из важнейших задач современных нанотехнологий является контроль параметров наночастиц. Задача заметно осложняется отсутствием компактных, относительно дешевых средств измерений, способных работать в воздушной и водной среде. ОДМР, вследствие высокой зависимости добротности от свойств поверхности, могут решить эту задачу. В этом случае роль загрязнений играют осажденные на поверхности резонатора наночастицы. ОДМР является перспективным средством измерения для детектирования биологических объектов [25, 26, 27] и частиц в воздушной и водной среде.

Наночастицы различных материалов широко применяются в производстве, науке, а также медицинских исследованиях. Среди них наиболее распространены наночастицы А12О3, ТЮ2, БЮ2 и 7пО. Частицы диоксида титана, например, нашли широкое применение в различных отраслях науки и техники, в медицине [28], лакокрасочной промышленности [29], в качестве катализатора для окисления органических загрязнении [30], в косметической индустрии [31, 32, 33]. Наночастицы, попадая в организм человека, могут нанести вред здоровью вследствие их высокой биологической активности [34, 35]. Особенно велика вероятность получить опасную дозу наночастиц на производстве, использующем наноматериалы, в связи с чем необходимо контролировать концентрацию наночастиц в рабочих зонах предприятий наноиндустрии. На сегодняшний день в России разработан ряд нормативных документов в сфере гигиены, токсикологии и санитарии [36, 37, 38], регламентирующих требования к наноматериалам и методы их контроля.

Помимо этого, имеется существенная необходимость измерений концентрации наночастиц в медицинских исследованиях, где требуется высокая чувствительность средств измерений, а пределом обнаружения может быть несколько наночастиц [39, 40, 41].

Основными характеристиками наночастиц являются геометрические размеры, заряд, счетная и массовая концентрация.

Способы контроля параметров наночастиц делятся на две группы: детерминированные и вероятностные. К детерминированным относятся сканирующая электронная микроскопия (SEM — Scanning electron microscope) [42], просвечивающая электронная микроскопия (TEM — transmission electron microscopy) [43], атомно-силовая микроскопия (AFM — atomic force microscopy) [43], пьезобалансный метод (PDM — piezobalace dust monitor) [44]. К вероятностным методам относится: метод дифракции на краю (SLS — static light scattering) [45], метод динамического рассеивания света (DLS — dynamic light scattering) [42], метод дифференциальной электрической подвижности (DMA — differential mobility analyzer) [42] и метод акустической спектроскопии (UAS — Ultrasound attenuation spectroscopy) [45].

Использование вышеописанных методов в большинстве случаев позволяет производить измерение какого-то одного параметра. Кроме того, существующие методы способны работать только в одной из сред: только в воздушной, или только в водной. Другим существенным недостатком является отсутствие возможности измерять сверхмалые концентрации вплоть до единичных наночастиц в режиме реального времени.

Измерение концентрации наночастиц размером до 5 нм в воздушной и водной среде возможно производить только при помощи ОДМР, только они позволяют обнаруживать единичные наночастицы. Другие способы в этом диапазоне размеров требуют сложной подготовки пробы, остальные не работают вовсе [42].

Так, например, детерминированные методы требуют длительной подготовки пробы, набора большого количества данных для оценки образца,

очень дороги, установки занимают много места, требуют квалифицированного оператора. Вероятностные методы применимы только к сферическим частицам. При их использовании возможно измерить только массовую концентрацию наночастиц, требуется постоянная очистка чувствительных элементов (в противном случае точностные характеристики могут деградировать), отсутствуют чувствительность к малым концентрациям и возможность измерять бимодальные распределения наночастиц.

Основная проблема существующих методов детектирования наночастиц — низкая чувствительность средств измерений к малым концентрациям и малым размерам наночастиц.

1.2 Методы изготовления ОДМР

Для разработки детекторов на основе резонаторов необходимо исследовать процесс изготовления ОДМР.

ОДМР с модами «шепчущей галереи» представляют собой тело вращения в виде тора или геоида, изготовленных из диэлектрических материалов, например кварца. Диаметр ОДМР варьируется в диапазоне от нескольких миллиметров до десятков микрометров.

Существует несколько способов изготовления ОДМР: при помощи литографии, при помощи механической или термической обработки.

Оптические диэлектрические микрорезонаторы, изготовленные при помощи литографии, впервые были описаны в статье [43]. Литографические

4 8

микрорезонаторы имеют добротность 104 — 108, отличаются высокой локализацией поля оптического излучения и воспроизводимостью диаметра.

Связь с такого рода микрорезонаторами до настоящего момента получалось осуществить только с использованием растянутого оптического волокна (в англоязычной литературе обычно используется термин tapered fiber) [44], или дифракционной решётки на поверхности ОДМР. Сложность изготовления данного вида микрорезонаторов заключается в необходимости

отлаженной технологии нанесения оксидных пленок, сухого и мокрого травления.

Микрорезонаторы, изготовленные методом механической

О 11

обработки, имеют добротность 10 - 10 . Первый микрорезонатор такого типа был продемонстрирован в работе [45].

Механические микрорезонаторы изготавливаются методами точения при помощи алмазного резца из дисковых заготовок. Затем полученную заготовку полируют при помощи алмазных паст и суспензий.

Материалом для данного типа микрорезонаторов служит кварц, MgF2 [46]. Также возможно использовать свойства нелинейных кристаллов, таких как LiNbO3 и бета-борат бария (BaB2O4).

ОДМР, изготовленные таким методом, обладают рекордной добротностью [47], высокой локализацией поля в малом объеме, однако очень сложны в производстве, что определяет их высокую стоимость.

ОДМР, изготовленные методом термической обработки, обладают добротностью порядка 106—1011. Подобные ОДМР могут быть изготовлены в виде сферы [44] и в виде веретена (в англоязычной терминологии получили название bottle microresonator) [12].

Высокая добротность обеспечивается за счет того, что ОДМР имеет очень гладкую поверхность за счёт плавления, а также применением высококачественных материалов с низкими оптическими потерями. Помимо этого, возможно осуществлять значительную перестройку резонансной частоты микрорезонатора посредством механической деформации ОДМР.

Термическую обработку ОДМР возможно осуществлять несколькими способами: при помощи мощного CO2 лазера, электрической дуги и пламени электролизной установки. Изготовление резонаторов посредством оптического излучения имеет недостаток [48]: нагрев лазером происходит с одной стороны, в результате чего образуется

температурный градиент, и как следствие отклонение плоскости экватора сферы от осевой линии ножки.

Термическая обработка при помощи разряда электрической дуги [49], позволяет получить так называемые веретенообразные ОДМР. Резонаторы, изготовленные таким способом, имеют низкую добротность за счет массопереноса с одного электрода на другой.

Наиболее перспективным способом изготовления ОДМР является применение односопельной кислородно-водородной горелки диаметром 0,7 мм с использованием стержней из особо чистого кварца диаметром 10 мм. Способ безопасен (при соблюдении правил техники безопасности), прост в освоении оператором, не требует дорогостоящего оборудования и отличается большой чистотой струи пламени.

ОДМР, изготовленные таким способом, обладают высокой добротностью, хорошей локализацией поля и относительно невысокой стоимостью.

Суммарная добротность ОДМР складывается из нескольких

составляющих:

, (1)

Qизл Qвн Qпов Qокр Qсв

где Qизл — описывает потери на излучение, обусловленные нарушением эффекта полного внутреннего отражения;

@вн — описывает поглощение поля внутри резонатора;

Фпов—описывает потери на поверхности резонатора;

@оКр—описывает потери в окружающей среде, вызванные наличием спадающего поля вблизи поверхности ОДМР;

Qсв—описывает уход энергии в элемент связи.

Значительный вклад в деградацию добротности вносят параметры шероховатости поверхности, в частности, среднее арифметическое отклонение профиля Ка. Шероховатость поверхности зависит от чистоты материала и условий окружающей среды, в связи с этим существует задача контроля параметров окружающей среды на участке производства ОДМР.

Однако ОДМР, полученные односопельным способом, находятся на тонком основании, «шейке», что увеличивает нежелательные вибрации резонатора относительно системы связи, что особенно заметно при работе с жидкостями и потоками газов.

Ножка ОДМР должна быть перпендикулярна касательной плоскости экватора сферы, в противном случае увеличивается объем, в котором локализована мода. При изготовлении резонаторов вручную практически невозможно добиться воспроизводимости результатов.

Диаметр оптического диэлектрического микрорезонатора напрямую влияет на количество мод и, как следствие, межмодовое рассеяние. Очень важно обеспечить воспроизводимость изготовления ОДМР.

ОДМР с диаметром более 500 мкм, изготовленные таким способом, теряют свою сферичность.

Резонаторы, изготовленные из волокна, имеют высокую стабильность формы держателя ножки, что в перспективе дает возможность механизации, а затем автоматизации. Резонаторы, изготовленные таким образом, имеют высокую добротность, так как нагрев осуществляется пламенем с низким содержанием примесей, однако этот способ нуждается в доработке: необходимо уменьшить нежелательные вибрации, локализовать поле в малом объёме и сделать этот процесс воспроизводимым, предусмотреть возможность изготовления ОДМР размером больше 500 мкм и автоматизировать процесс.

Существующие методы изготовления ОДМР обладают рядом недостатков: низкая добротность ОДМР, его высокая себестоимость, трудности технологического изготовления. Все вышеуказанные недостатки ограничивают диапазон применимости резонаторов, в связи с этим для широкого применения ОДМР необходимо разработать автоматическую методику изготовления, обеспечивающую высокую воспроизводимость, обладающую простотой и легкостью в освоении оператором.

Один из важнейших факторов, который может влиять на добротность ОДМР — это внутренние неоднородности показателя преломления. В случае

изготовления ОДМР из волокна эта проблема становится особенно актуальной, так как нужно измерять показатель преломления не разрушая образец. Однако, все методы измерения показателя преломления, за исключением оптической томографии, имеют ограничения. Например, интерферометрия требует, чтобы исследуемое волокно было цилиндрическим и осесимметричным [50]. Атомно-силовая микроскопия в сочетании с травлением обеспечивает топографическую детализацию, но требует калибровки, а также разрушает исследуемый образец [51, 52, 53]. Исследование волокна в ближнепольном микроскопе также требует разрушения образца [54]. Выходом из сложившейся ситуации является применение оптической дифракционной томографии. Метод дифракционной томографии объединяет возможности измерения интерференционными методами без дополнительных условий, с возможностью последующей обработки полученных данных для построения 3D-реконструкции показателя преломления исследуемого объекта. При использовании оптической томографии могут быть найдены физические источники деградации добротности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Миньков, Кирилл Николаевич, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Брагинский В.Б., В.П. Митрофанов, В.И. Панов Системы с малой диссипацией. М. «Наука», 1981, 142 с.

2. Blair D.G., Evans I.N. Hight-Q microwave properties of a sapphire ring resonator //J/ Phys. D. Apll. Phys. V. 15, 1982. O. 1651-1656.

3. Braginsky V.B., Ilchenko V.S., Bagdassarov Kh.S. Experimental observation of fundamental microwave adsorption in hight-quality dielectric crystals// Phys.Lett. A.V.120, 1987.P 300.

4. Багдасаров Х.С., Брагинский В.Б., Панов В.И., Тимашов А.В. Высокодобротные кольцевые диэлектрические резонаторы// Письма в ЖТФ. Т. 7(1), 1981. С.10-11.

5. Диденко А.И. Сверхпроводящие волноводы и резонаторы. — М.: СОВ. Радио, 1973.

6. De Goes R. M., Dreyfus B. — Phys. Stat. sol., 1967, v.22, p.77.

7. Allen M.A., Farkas Z.D., Hogg H. A. et al — IEEE Trans. Nucl. Sci, 1971, v. NS-18, p. 168.

8. Городецкий М.Л. Оптические микрорезонаторы с гигантской добротностью. М.: Физматлит, 2011. 416 с.

9. В. Б. Брагинский, В. С. Ильченко, М. Л. Городецкий// Успехи физических наук / Т. 160, 1990. P.157-159.

10. Rabiei P., Steier W.H., Zhang C., Dalton, L.R. Polymer micro-ring filters and modulators // Journal of Lightwave Technology, 2002, Vol. 20, pp. 19681975.

11. С.П. Вятчанин, М. Л. Городецкий, В.С. Ильченко. Перестраиваемые узкополосные лазеры оптические фильтры с модами типа шепчущей галереи // Журнал прикладной спектроскопии, Том 56 № 2, стр. 274-275.

12. Igor A. Bilenko, Alexander A. Samoilenko, Vladimir S. Ilchenko. Measurement of small stress fluctuations in fused silica fibers//Jet Propulsion

Laboratory, California Institute of Technology, MS 298-100, 4800 Oak Grove Dr., Pasadena, CA 91109-8099

13. Mohageg M., Savchenkov A., Strekalov D., Matsko A., Ilchenko V., Maleki L. Reconfigurable optical filter // Electron. Lett. 2005. V. 41(6). P. 3563-58.

14. Yao X.S., Maleki L. Optoelectronic microwave oscillator // Josa B. V. 13 1996. P. 1725-1735.

15. Hossei-Zaldeh M. Vahala K.J. Free ultra-hight-Q microtoroid a tool fordesigning photonic devices//Optics Express. V. 15(1), 2007. P. 166-175.

16. Matsko A.B., Mirceli J.J. Jr., eberly J. H. Diffraction-free beams// Phys. Rev. Lett. V. 58, 1987. P. 1499-1501.

17. Little B. E., Chu S. T., Haus H. A., Foresi J. and Laine J. P. Microring resonator channel dropping filters // J. Lightwave Technol., 1997, vol. 15, pp. 9981005.

18. Chu S. T., Little B. E., Pan W., Kaneko T. and Kukubun Y. Second-order filter response from parallel coupled glass microring resonators //IEEE Phot. Tech. Lett., 1999, vol. 11, pp.1426-1428.

19. Matsko A. B., Savchenkov A. A., Ilchenko V. S. and Maleki L. Optical gyroscope with whispering gallery mode optical cavities // Optics Communications, 2004, vol. 233, pp. 107-112.

20. Qiulin MA. Fabrication, characterization and sensor applications of optical whispering gallery mode coupling system. A Dissertation submitted to the Graduate School-New Brunswick Rutgers, The State University of New Jersey in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy Graduate Program in Mechanical and Aerospace Engineering Written under the direction of Prof. Tobias Rossmann and Prof. Zhixiong Guo and approved by New Brunswick, New Jersey [October, 2010].

21. S. Gotzinger, O. Benson, and V. Sandoghdar. Towards controlled coupling between a high-Q whispering-gallery mode and a single nanoparticle // Appl. Phys. B, vol. 73, pp.825-828 (2001).

22. Sandoghdar V., Treussart F., Hare J., Lefevre-Seguin V., Raimond, J.-M., Haroche S. Very low threshold whispering-gallery-mode microsphere laser// Physical Review A, 1996, vol. 54, pp.R1777-R1780.

23. Cai M., Painter O., Vahala K. J., Sercel P.C. Fiber-coupled microsphere laser// Optics Letters, 2000, vol. 25, pp.1430-1432.

24. Tao Lu Lan Yang , Rob V.A. van Loon , Albert Polman, and Kerry J.Vahala. On-chip green silica upconversion microlaser// Optics Letters 34, 482-484 (2009).

25. S. Arnold, M. Khoshsima, I. Teraoka. Shift of whispering-gallery modes in microspheres by protein adsorption // Optics letters / Vol. 28, No. 4.

26. Foreman M. R., Swaim J.D., Vollmer F. Whispering gallery mode sensors // Advances in Optics and Photonics, Vol. 7, No. 2, 2015. pp. 168-240.

27. Quan. H., Guo Z. Simulation of single transparent molecule interaction with an optical microcavity // Nanotechnology, 2007, vol. 18, 375702 (5pp).

28. Panitchob Y., Senthil-Murugan G., Zervas M.N., Harok P. et al Whispering gallery mode spectra of channel waveguide couple microspheres // Optics Express. V.16(15), 2008. P.11066-11076.

29. Maness P.C., Smolinski S., Blake D.M., Huang Z., Wolfrum E.J., Jacoby W.A., Bactericidal Activity of Photocatalytic TiO2 Reaction: toward an Understanding of Its Kialling Mechanism // Applied and environmental microbiology. 1999. V. 65. № 9 P. 4094-4098.

30. Jin J., Kwon S.G., Yu T., Cho M., Lee J., Yoon J., Hyeon T. Large-Scale Synthesis of TiO2 Nanorods via Nonhydrolytic Sol-Gel Ester Elimination Reaction and Their Application to Photocatalytic Inactivation of E. coli // J. Phys. Chem, 2005. V. 109. P. 15297-15302.

31. Chen X., Mao S.S. Titanium Dioxide Nanomaterials: Synthesis, Properties, Modifications, and Applications // Chem. Rev., 2007. V. 107. №. 7. P. 2891-2959.

32. Renwick L.C., Brown D., Clouter A., Donaldson K. Increased inflammationand altered macrophage chemotactic responses caused by two ultrafine particle types // Occup. Environ. Med. 2004. V. 61. P. 442-447.

33. Popov A.P., Priezzhev A.V., Lademann J., Myllyla R. TiO2 nanoparticles as an effective UV-B radiation skin-protective compound in sunscreens // J. Phys. D: Appl. Phys. 2005. V. 38. P. 2564-2570.

34. Gurr J.R., Wang A.S., Chen C.H., Jan K.Y. Ultrafine titanium dioxide particles in the absence of photoactivation can induce oxidative damage to human bronchial epithelial cells // Toxicology. 2005. V. 213. P. 66-73.

35. Serpone N., Dondi D., Albini A. Inorganic and organic UV filters: Their role and efficacy in sunscreens and suncare products // Inorganica Chimica Acta. 2007. V. 360. P. 794-802.

36. ГОСТ Р 55723-2013 Нанотехнологии. Руководство по определению характеристик промышленных нанообъектов. Москва: Стандартинформ, 2014.

37. МР 1.2.2522-09 Выявление наноматериалов, представляющих потенциальную опасность для здоровья человека. 2009.

38. МР 1.2.0043-11 Контроль наноматериалов в объектах окружающей среды. 2011.

39. Heylman K.D., Knapper K.A., Goldsmith R.H. Photothermal microscopy of nonluminescent single particles enabled by optical microresonators // J. Phys. Chem. Lett. 2014. V. 5. P. 1917-1923.

40. Zijlstra P., Paulo P.M.R., Orrit M. Optical detection of single non-absorbing molecules using the surface plasmon resonance of a gold nanorod // Nat. Nanotechnol. 2012. V. 7. P. 379-382.

41. Burg T.P., Godin M., Knudsen S.M., Shen W., Carlson G., Foster J.S., Babcock K., Manalis S.R. Weighing of biomolecules, single cells and single nanoparticles in fluid // Nature. 2007. V. 446. P. 1066-1069.

42. Нан Яо, Чжунь Лин Ван Фундаментальные основы нанотехнологий справочник по микроскопии для нанотехнологий. Москва, «Научный мир», 2011.

43. Синдо Д., Оикава Т. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия: Перевод с английского С.А. Иванова. Издательство: «Техносфера», 2006.

44. В.Л. Миронов. Основы сканирующей зондовой микроскопии. Учебное пособие для студентов старших курсов высших учебных заведений. Российская академия наук Институт физики микроструктур, г. Нижний Новгород, 2004.

45. Dukhin A.S., Goetz J.P. Characterization of Liquids, Nano- and Microparticulates, and Porous Bodies using Ultrasound. Oxford: Elsevier, 2010.

46. Guoping Lin, Josef Fürst, Dmitry V. Strekalov, Ivan S. Grudinin, and Nan Yu, High-Q UV whispering gallery mode resonators made of angle-cut BBO crystals//Vol. 20, No. 19 / Optics express.

47. Anatoliy A. Savchenkov, Andrey B. Matsko, Vladimir S. Ilchenko, and Lute Maleki Optical resonators with ten million finesse//28 May 2007 / Vol. 15, No. 11 / Optics express 6768.

48. L. Collot, V.Lefvere-Seguin, M. Brune, J.M. Raimon and Haroche, «Very High-Q Wispering-Gallery Mode Resonances Observed on Fused Silica Microsperes». Erouphys. Lett., vol. 23 (5), pp. 327-334 (1993).

49. Marugan G.S., Wilkinson J.S. Zervas M.N. Selective excitation of whispering gallery modes in a novel bottle mocroresonators// Optics Express. V. 17 (14), 2009. P. 11916-11925.

50. D. Marcuse and H. M. Presby, Focusing method for nondestructive measurement of optical fiber index profiles// Appl. Opt. 18, 14-22 (1979).

51. L. M. Boggs, H. M. Presby, and D. Marcuse, Rapid automatic index profiling of whole-fiber samples. 1// Bell Syst. Tech. J. 58, 867-882 (1979).

52. Q. Zhong and D. Inniss. Characterization of the lightguiding structure of optical fibers by atomic force microscopy// J. Lightwave Technol. 12, 1517-1523 (1994).

53. S.T. Huntington, P. Mulvaney, A. Roberts, K.A. Nugent, and M. Bazylenko. Atomic force microscopy for the determination of refractive index profiles of optical fibers and waveguides

54. N.H. Fontaine and M. Young. Two-dimensional index profiling of fibers and waveguides// Appl. Opt. 38, 6836-6844 (1999).

55. Optical effects associated with small particles. / Eds. P. W. Barber, R.K. Chang. —Singapure: World Scientific, 1988.

56. Chylek P. Kiehl J.T., Ko M.K.W. Optical levitation and partial-wave resonance//Phys. Rev. A. V.; 18, 1978. P. 2229-223.

57. Optical effects associated with small particles. / Eds. P. W. Barber, R.K. Chang. —Singapure: World Scientific, 1988.

58. Lin H.B., Eversole J.D., Campillo A.J., Barton J.P. Excitation localization principle for spherical microcavities // Opt. Lett. V.23, 1998. P. 19211923.

59. Lock J.A. Excitation of morphology-dependent resonances and van de hulst's localization principle // Opt. Lett. V.24, 1999, P. 427-429.

60. Dettman C.P., Morozov G.V., Sieber M., Waalkens H. Directional emission from an optical microdisk resonator with a point scattering // EPL. A Lett. J. Eploring the Frontiers of Physics. V.82, 2008. 34002-p1(5).

61. Ilchenko V.S., Starodubov D.S., Gorodetsky M.L., Maleki L., Feinberg J. Coupling light from a high-Q microsphere resonator using a UV-induced surface grating / Conference on Lasers and Electrooptics, Baltimor, May 23-28. Technical Digest. V.67, 1999.

62. Gorodetsky M.L., Ilchenko V.S. High-Q optical whispering gallery microresonators-precession approach for spherical mode analysis and emission pattern with prism couplers // Optics communications. V. 113,1994. P.133-143.

63. David C. Aveline, Lukas M. Baumgartel, Guoping Lin, and Nan Yu Whispering gallery mode resonators augmented with engraved diffraction gratings // Optics Letters / Vol. 38, No. 3 / February 1, 2013.

64. Gorodetsky M.L., Ilchenko V.S. High-Q optical whispering gallery microresonators-precession approach for spherical mode analysis and emission pattern with prism couplers // Optics communications. V. 113,1994. P.133-143.

65. Ветчанин С.П., Городецкий М.Л., Ильченко В.С. Перестраиваемые узкополосные оптические фильтры с модами типа шепчущей галереи // Журнал прикладной спектроскопии. Т. 56, 1992. С. 274-288.

66. Ilchenko V.S., Yao, X.S., Maleki L. Pigtailing the high-Q microsphere cavity: a simple fiber coupler optical whispering-gallery modes // Opt. Lett. V.24, 1999. P.723-725.

67. Braclay P.E., Srinivasan K., Painter O. Design of photonic crystal waveguides for evanescent coupling to optical fiber tapers and integration with high-Q cavities // Josa B. V. 20, 2003. P. 2274-2284.

68. G. Nunzi Contia и др. Coupling approaches and new geometries in whispering gallery mode // Laser resonators and beam control XIV, Proceedings of SPIE, Том 8236. — San-Francisco, CA, 2012.

69. Knight J.C., Cheung G., Jaques F., Birks T.A. Phase-matched excitation of whispering gallery mode resonance using a fiber taper // Opt. Lett. V.22, 1997. P. 1129-1131.

70. Spillane S.M., Kippenberg T.J., Painter O.J., Vahala K.J. Ideality in a fiber-taper-coupled microresonator system for application to cavity quantum electrodynamics // Phys. Rev. Lett. 2003. V. 91. № 4. P. 1-4.

71. Hoffman J.E., Ravets S., Grover J.A., Solano P., Kordell P.R.,Wong-Campos J.D., Orozco L.A., Rolston S.L. Ultrahigh transmission optical nanofibers // Aip Advances. 2014. V. 4. Р. 1-16.

72. Пат. 2645040 Российская Федерация Установка для вытяжения оптоволокна / Левин Г.Г., Самойленко А.А., Миньков К.Н., Иванов А.Д. -№2017112526 заявл. 12.04.2017; опубл. 15.02.2018, Бюл. № 5 - 2 с.

73. Righini G.C., Soria S., Biosensing by WGM Microspherical Resonators // Sensors, V. 905. №. 16. P. 25. 2016.

74. Vollmer F., Teraoka I., Arnold S. Perturbation approach to resonance shifts of whispering-gallery modes in a dielectric microsphere as a probe of a surrounding medium // J. Opt. Soc. Am. V. 20, №. 20, P. 1937-1946. 2003.

75. Özdemir S.K., Zhu J., He L., Yang L. Estimation of Purcell factor from mode-splitting spectra in an optical microcavity // Phys. Rev. A, V. 83, №. 3, P. 5. 2011.

76. Hu Y., Shao L., Arnold S., Liu Y-.C., et al. Mode broadening induced by nanoparticles in an optical whispering-gallery microcavity // Physical review. 2014. №. A 90, P. 10.

77. Джигит О.М., Киселев А.В., Микос-Авгуль Н.Н., Щербакова К. Д. Отравление и возрождение поверхности силикагеля при адсорбции паров. // Докл. АН СССР. 1950. Т. 70. No. 3. С. 441-444.

78. Неймарк И. Е. Синтетические минеральные адсорбенты и носители катализаторов. // Киев. Наукова думка. 1982. С. 216.

79. Deuel H., Wartmann J., Hutschneker K., Schobinger U., Gudel C. Organische Derivate des Silikagels mit Si-O-C Bindung I. // Helv. Chim. Acta. 1959. V. 42. No. 4. P. 1160-1165.

80. Stewart H.N.M., Perry S.G. // Helv. Chim. Acta. 1968. V. 37. No. 1. P. 97-100.

81. Majors R. E., Hopper M. J. Studies of siloxane phases bonded to silica gel for use in high performance liquid chromatography. // J. Chrom. Sci. 1974. V. 12. №11. P. 767-778.

82. Стрелко В.В., Каниболоцкий В. А. Классификация реакций с участием поверхности дисперсных кремнеземов и исследование процессов замещения водорода, связанного с поверхностными атомами кремния. // Колл. Ж. 1971. Т. 33. № 5. С. 750-756.

83. Юрьев В. П., Салимгареева И. М.. Реакция гидросилилирования олефинов. // Москва. Наука. 1982. 224 с.

84. Лисичкин Г. В., Кудрявцев Г. В., Сердан А. А., Староверов С. М., Юффа А. Я. Модифицированные кремнеземы в сорбции, катализе и

хроматографии. // Москва. «Химия». 1986. 248 с.; "Химия привитых поверхностных соединений" /Под ред. Г.В.Лисичкина, Москва., Физматлит, 2003.592 с.

85. Kern W. The Evolution of Silicon Wafer Cleaning Technology. // J. Electrochem. Soc., 1990, V. 137, No. 6, 1887-1892.

86. Little C.J., Dale A.D., Whatley J.A. Optimization of reaction conditions for the preparation of chemically bonded supports. // J. Chrom. 1979. V. 171. P. 431434.

87. Kaszuba M., McKnight D., M.T. Connah et al. Измерение размеров частиц в субнанометровом диапазоне методом динамического светорассеяния [электронный ресурс]// J. Nanopart. Res. 2007. URL:www.kdsu.ru/upload/ (дата обращения 13.08.2014).

88. Лизунова А.А. Стандартные образцы диаметра наночастиц AL2O3,TiO2,SiO2 и ZnO в обеспечение точности измерений методами динамического рассеивания света и акустической спектроскопии: автореферат на соиск. учен. степ. канд. техн. наук: 05.11.15 - Москва, 2017г.

89. ГОСТ Р 8.775-2011 ГСИ Дисперсный состав газовых сред. Определение размеров наночастиц по методу дифференциальной электрической подвижности аэрозольных частиц. Москва: Стандартинформ, 2011.

90. Krioukov E., Klunder D.J.W, Driessen A., Greve J., Otto C. Sensor based on an integrated optical microcavity // Opt. Lett., Vol. 27, No. 7, 2002. pp. 512-514.

91. D. K. Armani, T. J. Kippenberg, S. M. Spillane & K. J. Vahala Ultra-high-Q toroid microcavity on a chip// Nature. V.421, 2003. P.925-928.

92. Armani A.M., Vahala K.J. Heavy water detection using ultra-high-Q // Opt. Lett., Vol. 31, No. 12, 2006. pp. 1896-1898.

93. Vollmer F., Arnold S., Keng D. Single virus detection from the reactive shift of a whispering-gallery mode // PNAS, Vol. 105, 2008. pp. 20701-20704.

94. Vollmer F., Arnold S., Braun D., Teraoka I., Libchaber A. Multiplexed DNA Quantification by Spectroscopic Shift of Two Microsphere Cavities // Biophysical Journal, Vol. 85, 2003. pp. 1974-1979.

95. А.А. Самойленко, Г.Г. Левин, В.Л. Лясковский, К.Н. Миньков, А.Д. Иванов, И.А. Биленко. Применение оптических микрорезонаторов с модами типа "шепчущей галереи" для обнаружения наночастиц серебра в водной среде // Оптика и спектроскопия, №6 2017, С. 1037 - 1039.

96. Левин Г.Г., Вишняков Г.Н. Оптическая томография. - М.: Радио и связь,1989.-224 с.

97. Lizunova A.A., Kalinina E.G., I.V.Beketov, Ivanov V.V.,et al. Development of Reference Materials for the Diameter of Nanoparticles of Colloidal Solutions of Aluminum Oxide and Titanium Dioxide // Meas. Tech. 2014. V. 57, № 8. P. 848-854.

98. Schaaf P.,Talbot J. Surface exclusion effects in adsorption processes // The Journal of Chemical Physics. 1989. 91, 4401

99. Analysis of the Transmission Spectra of Optical Microcavities Using the Mode Broadening Method. Ruzhitskaya D.D., Samoilenko A.A., Ivanov A.D., Min'kov K.N. Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing, 2018 Vol.54, № 1, pp. 61-68.

116

Приложение А (Обязательное)

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель директора по развитию ФГУП ВНИИОФИ»

г.

7

B.C. Бормашов

АКТ

внедрения в федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений»

«Исследование оптического диэлектрического мирорезонатора для детектирования

наночастиц», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук

Настоящим актом подтверждается, что в федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский институт онтико-физичсских измерений» внедрены разработанные в диссертации Минькова К.Н. результаты практической деятельности:

• установка для изготовления оптических диэлектрических микрорезонаторов:

• разработана методика, изготовления оптических диэлектрических микрорезонаторов из оптического волокна путем кругового нагрева заготовки;

• установка для детектирования малых концентраций наночастиц диоксида титана воздушной среде;

• методика изготовления субдлинноволнового оптического волокна с параболической перетяжкой:

• разработана методика активации силоксановых связей за счет взаимодействия поверхности резонатора с гидроксильными ионами.

При помощи установки для изготовления оптических диэлектрических микрорезонаторов, изготавливались чувствительные элементы, имеющие следующие

диссертации Минькова К.Н.

характеристики: диаметр с точностью изготовления не хуже 10% в диапазоне от 160 мкм до 1800 мкм, отклонение плоскости касательной экватора от осевой линии ножки не более 2% и добротнос ть не хуже 1x10**20%.

Представленная методика позволила изготовить субдлинноволновые оптические волокна для связи с оптическими диэлектрическими микрорезонаторами с рабочей длиной перетяжки в диапазоне (3-15) ± 0.001 мм и коэффициентом пропускания порядка 98%. Использование такой системы связи позволяет просто и безопасно регулировать уровень связи с резонатором,

Используя оптические диэлектрические микрорезонаторы и системы связи, была разработана установка для детектирования малых концентраций наночастиц диоксида, титана воздушной в среде, зарегистрированы концентрации вплоть до (1,55±0,12)х10<

Начальник отделения М-44

Левин Г.Г.

118

Приложение Б (Обязательное)

АКТ

внедрения в Международныом центре квантовой оптики и квантовых технологий результатов диссертационного исследования Минькова К.Н.

«Исследование оптического диэлектрического мнрорезонатора для детектирования наночастиц», представленной на соискание ученой степени кандидата инженерных наук

Настоящим актом подтверждается, что в Международном центре квантовой оптики и квантовых технологий внедрено разработанное в диссертации Минькова К.Н. субдлинноволновое оптическое волокно.

Субдлинноволнове оптическое волокно используется для связи с оптическими диэлектрическими микрорезонатороми изготовленными методом алмазного точения. Использовалось субдлинноволнове оптическое волокно с коэффициентом пропускания 98%.

При помощи субдлинноволнового оптического волокна были измерены характеристики оптических гребенок в диапазоне длин волн 15501570 нм. Удалось получить когерентные (солитонные) гребенки, что подтверждает эффективность применения данного волокна. Данные исследования являются поисковыми, получение прибыли не предполагается.

Билснко И.А.

и

Главный бухгалтер МЦКТ

Ахтырская Е.С.

119

Приложение В (обязательное)

120

Приложение Г (обязательное)