Анализ чувствительности интегрально-оптического сенсора газообразных веществ при наличии аддитивного случайного шума

Abstract

Проанализирована зависимость чувствительности интегрально-оптического волноводного сенсора от длины волноводной сенсорной ячейки, эффективности ввода лазерного излучения в волновод, сечения поглощения детектируемого вещества и уровня аддитивного случайного шума. По данным компьютерного моделирования установлено, что интегрально-оптический сенсор данного типа может обнаруживать содержание, например, газообразного аммиака в воздухе с предельной теоретической концентрацией около 0.1 ppm при сечении поглощения исследуемого вещества 4∙10^-16 см², величине отношения сигнал/шум около 20, длине сенсорной ячейки примерно 4 см и эффективности ввода лазерного излучения в волновод не менее 40%.

• интегрально-оптический сенсор
• химический сенсор
• лазерное излучение
• газообразные вещества
• численное моделирование
• случайный шум

Аннотация (на русском)

Анализ чувствительности интегрально-оптического сенсора газообразных веществ при наличии аддитивного случайного шума

Проанализирована зависимость чувствительности интегрально-оптического волноводного сенсора от длины волноводной сенсорной ячейки, эффективности ввода лазерного излучения в волновод, сечения поглощения детектируемого вещества и уровня аддитивного случайного шума. По данным компьютерного моделирования установлено, что интегрально-оптический сенсор данного типа может обнаруживать содержание, например, газообразного аммиака в воздухе с предельной теоретической концентрацией около 0.1 ppm при сечении поглощения исследуемого вещества 4∙10^-16 см², величине отношения сигнал/шум около 20, длине сенсорной ячейки примерно 4 см и эффективности ввода лазерного излучения в волновод не менее 40%.

For citation

References

1. Шмидт Д., Шварц А. Оптоэлектронные сенсорные системы. - М: Мир, 1991.
2. Lambeck P.V. // Sensors and Actuators, 1992, 8, p. 103.
3. Wiesmann R., Muller L., Klein R., Neyer A. // Proc. 7th European Conf. on Integrate Optics ECIO'95 (Delft, Netherland), 1995, p. 453.
4. Bednorz M., Urbańczyk M., Pustelny T., Piotrowska A., Papis E., Sidor Z., Kamińska E. // Molecular and Quantum Acoustics, 2006, 27, p. 31.
5. Pustelny T., Maciak E., Opilski Z., Bednorz M. // Optica Applicata, 2007, Vol. XXXVII, No. 1 2, p. 187.
6. Хомченко А.В., Глазунов Е.В., Примак И.У., Редько В.П., Сотский А.Б. // Письма в ЖТФ, 1999, 25, С. 11.
7. Mogensen K.B., El-Ali J., Wolff A., Kutter J.P. // Appl. Opt., 2003, 42, p. 4072.
8. Чехлова Т.К., Тимакин А.Г., Попов К.А. // ПТЭ, 2002, 45, С. 145.
9. Egorov A.A., Egorov M.A., Tsareva Yu.I., Chekhlova T.K. // Laser Physics, 2007, 17, С. 50.
10. Passaro V.M.N., Dell'Olio F., De Leonardis F. // Sensors, 2007, 7, С. 2741.
11. Егоров А.А., Егоров М.А., Чехлова Т.К., Тимакин А.Г. // Экология и промышленность России, 2008, № 4 (апрель), С. 16.
12. Егоров А.А., Егоров М.А., Чехлова Т.К., Тимакин А.Г. // Датчики и системы, 2008, № 1, С. 25.
13. Егоров А.А., Егоров М.А., Чехлова Т.К., Тимакин А.Г. // Квантовая электроника, 2008, 38, С. 787.
14. Hunsperger R.G. Integrated Optics: Theory and Technology. - New York: Springer-Verlag, 1984. (Перевод: Хансперджер Р. Интегральная оптика: Теория и технология. - М.: Мир, 1985).
15. Снайдер А., Лав Дж. Теория оптических волноводов. - М.: Радио и связь, 1987.
16. Егоров А.А. // Квантовая электроника, 2004, 34, С. 744.
17. Egorov A.A. // Las. Phys. Let., 2004, 1, p. 579.
18. Маненков А.Б. // Изв. вузов. Сер. Радиофизика, 2005, 48, С. 388.
19. Чехлова Т.К., Живцов С.В., Грабовский Е.И. // Радиотехника и Электроника, 2006, 51, C. 855.
20. Kovalenko A.V., Kurashov V.N., Kisil A.V. // Optics Express, 2008, 16, p. 5797.