Специалисты Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» впервые смогли создать фотонно-кристаллический микрорезонатор с жидкокристаллическим слоем, способность которого удерживать свет зависит от температуры. В дальнейшем устройство может стать основой для разработки усовершенствованных оптических температурных датчиков, которые широко используются в нефтегазовом секторе, а также в приборах, применяемых в автомобильной и химической промышленности.
Для разработки сенсора ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» совместно с коллегами из СФУ использовали концепцию связанных состояний в континууме для создания оптического датчика температуры из фотонно-кристаллического микрорезонатора. Сам микрорезонатор состоит из жидкокристаллического слоя, расположенного между двумя одномерными фотонными кристаллами из чередующихся слоев нитрида кремния и диоксида кремния. Устройство может быть использовано для измерения и калибровки температуры.
Особенностью изобретения является то, что для измерения температуры была использована такая характеристика как ширина резонансной линии – обычно для сенсорных приложений используют изменение положения резонанса при изменении температуры. Используя концепцию связанных состояний в континууме, ученым удалось реализовать управление шириной резонансных линий при нагревании образца.
Как рассказал Алексей Краснов, лаборант Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН, в разработанном учеными микрорезонаторе фотонные кристаллы выступают в качестве зеркала, а слой жидкого кристалла – резонаторного слоя. Когда свет находится между зеркалами, в слое жидкого кристалла реализуются так называемые микрорезонаторные моды. Чтобы детектировать температуру, были использованы спектральные особенности локализованных мод.
«Связанное состояние в континууме – это свет, который “не покидает” микрорезонатор. Изменение температуры жидкого кристалла приводит к разрушению связанного состояния. В результате свет выходит через зеркала, что проявляется в изменении спектральной ширины соответствующего резонанса. Стоит отметить, что для оптического диапазона электромагнитных волн температурное управление шириной спектральных линий на основе связанных состояний в континууме было реализовано впервые», — объяснил результат работы кандидат физико-математических наук научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН Павел Панкин.
Исследование российских ученых было поддержано Российским научным фондом.
Источник: «Научная Россия»
распечатать статью
