Title
Optički senzori koncentracije fluida na bazi evanescentnog polja
Creator
Raičević, Nevena M. 1985-
Copyright date
2015
Object Links
Select license
Bez licence - direktna primena zakona
License description
Ako ne izaberete neku od licenci, vaše zaštićeno delo može biti korišćeno samo u okviru opštih ograničenja autorskih prava. Na taj način ne dozvoljavate komercijalno ni nekomercijalno korišćenje, naročito reprodukciju, distribuciju, emitovanje, dostupnost i obradu dela. Izbor Creative Commons (CC) licence promoviše diseminaciju vašeg dela. Za više informacija: http://creativecommons.org.rs/licence
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 26.06.2015.
Other responsibilities
mentor
Radovanović, Jelena. 1973-
član komisije
Mihailović, Peđa, 1973-
član komisije
Petrović, Jovana, 1978-
član komisije
Milanović, Vitomir, 1974-
član komisije
Maluckov, Aleksandra.
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Elektrotehnički fakultet
Alternative title
Optical sensors of fluid concentration based on evanescent fleld.
Publisher
[N. Raičević]
Format
118 listova
description
Elektrotehničko inženjerstvo - Fotonika / Electrical Engineering - Photonics
Abstract (sr)
Optički senzori su deo mnogobrojnih sistema u industriji, transportu, telekomunikacijama,
medicini i nauci. Koriste se za merenje temperature, pritiska, istezanja, indeksa prelamanja
okolne sredine i indirektno za merenje koncentracije gasova i tečnosti, vlažnosti i drugog.
Uglavnom zahvaljujući naglom razvoju optičkih telekomunikacionih tehnologija, razvoj optičkih
senzora pratio je opšti trend smanjivanja i integracija ka malim, robusnim i prenosivim
urađajima. Pri tom su se izdvojila dva osnovna tipa senzora: senzori na bazi optičkih vlakana i
integrisani senzori, koji su dalje funkcionalizovani hemijskim putem i korišćenjem
nanotehnologija. Razvoj metoda za proizvodnju minijaturnih senzora i tankih filmova koji se
nanose na površinu senzora je značajno uticao na razvoj optičkih senzora.
U distertaciji su istraživani senzori na bazi integrisanih svetlosnih talasovoda funkcionalizovani
tankim poroznim filmom. Princip detekcije je interakcija merene tečnosti ili gasa sa
evanescentnim elektromagnetim poljem. Kod gasova je dominantna rezonantna apsorpcija
svetlosti, a kod tečnosti promena profila i propagacione konstante moda usled promena indeksa
prelamanja tečnosti. U oba slučaja poroznost filma omogućava veće preklapanje polja moda sa
fluidom koji se meri i time osetljivost senzora.
Ova teza se bavi proučavanjem uticaja parametara tankog filma na performanse senzora,
osetljivost i opseg, kao i optimizacijom geometrije senzora u cilju dobijanja najviše osetljivosti.
Pritom su korišćeni parametri tankih filmova i njihove varijacije određeni eksperimentalno.
Rezultat rada su predlozi i dizajn ovih tipova optičkih senzora pogodnih karakteristika za
određivanje koncentracije fluida upotrebom poznatih nanotehnologija.
Pokazano je da se najbolja osetljivost senzora gasa javlja u slučaju talasovodnih struktura koje
podržavaju modove pretežno lokalizovane u oblasti tankog poroznog filma. Takođe je pokazano
da se korišćenjem poroznih filmova osetvljivost senzora povećava 20 puta u odnosu na
neporozne, kao i da male varijacije debljine i poroznosti filma od 1% značajno smanjuju
osetljivost senzora. Proračuni su izvedeni za senzor ugljen-dioksida u bliskom infra-crvenom
opsegu...
Abstract (en)
Optical sensors are nowadays present in many industrial systems, transport, telecommunication,
medicine and science. These are used for measurements of temperature, pressure, refractive
index of surrounding and implicitly concentration of gasses and liquids, humidity etc. Mostly
due to development of telecommunication systems, optical sensors were following the trend of
size decrease and integration to small, robust and transferable devices. Two types of sensor are
most significant in this sense: optical fibre sensors and integrated sensors. These can be further
functionalized with nanotechnology. An important influence to the development of the optical
sensors is in establishing new methods of miniature sensor preparation together with methods of
thin films deposition.
The sensors based on integrated light waveguides with thin porous films are investigated in this
dissertation. The detection principle is based on interaction of liquids and gases with evanescent
electromagnetic field. Interaction of resonant light absorption is dominant in the case of gases,
while the change of the mode profile and propagation constant due to change of liquid refractive
index is dominant for liquids. In both cases the film porosity enables better overlapping of the
mode field with the measurand which brings higher sensor sensitivity.
Influence of thin film parameters on sensor performances, sensitivity and range, as well as
optimization of sensor geometry with the goal to obtain the best sensitivity are the topics of
investigation presented in this dissertation. Used film parameters and their variations are
experimentally determined. The outcome of the investigation is the proposed design of the
optical sensors for determination of fluid concentration based on usage of known
nanotechnologies.
It has been shown that the best gas sensor sensitivity is obtained in the case of waveguiding
structures which support modes picked in the thin film area. Also, it is shown that usage of
porous films increases the sensor sensitivity 20 times with respect to nonporous films and that
the small variation of the film thickness (1nm) and porosity (1.5%) significantly decreased the
sensor sensitivity. Calculations are conducted for CO2 in near infrared spectrum...
Authors Key words
optički senzor, tanki porozni filmovi, evanescentno polje, apsorpcija, Mah-
Zenderov interferometar, senzitivnost, Fišerova informacija, Kramer-Rao relacija
Authors Key words
optical sensor, thin porous films, evanescent field, apsorption, Mach-Zehnder
interferometer, Fisher information, Cramer-Rao relation, sensitivity
Classification
681.586.57:621.38:539.216(043.3)
Type
Tekst
Abstract (sr)
Optički senzori su deo mnogobrojnih sistema u industriji, transportu, telekomunikacijama,
medicini i nauci. Koriste se za merenje temperature, pritiska, istezanja, indeksa prelamanja
okolne sredine i indirektno za merenje koncentracije gasova i tečnosti, vlažnosti i drugog.
Uglavnom zahvaljujući naglom razvoju optičkih telekomunikacionih tehnologija, razvoj optičkih
senzora pratio je opšti trend smanjivanja i integracija ka malim, robusnim i prenosivim
urađajima. Pri tom su se izdvojila dva osnovna tipa senzora: senzori na bazi optičkih vlakana i
integrisani senzori, koji su dalje funkcionalizovani hemijskim putem i korišćenjem
nanotehnologija. Razvoj metoda za proizvodnju minijaturnih senzora i tankih filmova koji se
nanose na površinu senzora je značajno uticao na razvoj optičkih senzora.
U distertaciji su istraživani senzori na bazi integrisanih svetlosnih talasovoda funkcionalizovani
tankim poroznim filmom. Princip detekcije je interakcija merene tečnosti ili gasa sa
evanescentnim elektromagnetim poljem. Kod gasova je dominantna rezonantna apsorpcija
svetlosti, a kod tečnosti promena profila i propagacione konstante moda usled promena indeksa
prelamanja tečnosti. U oba slučaja poroznost filma omogućava veće preklapanje polja moda sa
fluidom koji se meri i time osetljivost senzora.
Ova teza se bavi proučavanjem uticaja parametara tankog filma na performanse senzora,
osetljivost i opseg, kao i optimizacijom geometrije senzora u cilju dobijanja najviše osetljivosti.
Pritom su korišćeni parametri tankih filmova i njihove varijacije određeni eksperimentalno.
Rezultat rada su predlozi i dizajn ovih tipova optičkih senzora pogodnih karakteristika za
određivanje koncentracije fluida upotrebom poznatih nanotehnologija.
Pokazano je da se najbolja osetljivost senzora gasa javlja u slučaju talasovodnih struktura koje
podržavaju modove pretežno lokalizovane u oblasti tankog poroznog filma. Takođe je pokazano
da se korišćenjem poroznih filmova osetvljivost senzora povećava 20 puta u odnosu na
neporozne, kao i da male varijacije debljine i poroznosti filma od 1% značajno smanjuju
osetljivost senzora. Proračuni su izvedeni za senzor ugljen-dioksida u bliskom infra-crvenom
opsegu...
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.