ЗАСТОСУВАННЯ ОПТИЧНИХ ВОЛОКОННИХ СЕНСОРІВ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ТЕМПЕРАТУРНИХ РЕЖИМІВ В АПАРАТУРІ МЕДИЧНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2025-178-1-121-127Ключові слова:
біомедична апаратура, діагностика, температура, брегівська похила ґратка, спектральна характеристика, брегівська волоконна ґратка, параметри, спектри пропускання, ефективний показник заломлення, довжина хвиліАнотація
Подано результати визначення впливу температури на оптичні параметри похилої брегівської ґратки та аналіз можливості її використання як датчика температури для контролю стану біомедичної апаратури. Методи визначення теплових режимів елементної бази є основою для аналітичного розрахунку показників надійності біомедичної апаратури, пов’язаних з температурами окремих елементів електронної структури. На цей час оптичні методи контролю випромінювання широко застосовуються в різних галузях науки і техніки, завдяки тому, що можна змінювати такі параметри світлової хвилі: амплітуду, частоту, фазу, поляризацію та напрямок поширення. Такі оптичні пристрої, як модулятори, дефлектори та фільтри, характеризуються високою швидкодією, малою потужністю керування, простотою конструкції та високою надійністю. Ці переваги забезпечили їхнє широке застосування не тільки в лазерній фізиці, а й у вимірювальній техніці, екології, медицині, військовій справі тощо. Сьогодні вплив температури на оптичні параметри похилих брегівських ґраток вивчено практично недостатньо. В роботі досліджено сенсор температури на основі використання похилої брегівської ґратки, де її спектральні характеристики та параметри змінюються під впливом температури. Запропоновано математичні моделі визначення параметрів теплового поля елементів біомедичної апаратури. Отримано аналітичні рішення для визначення температур на основі використання брегівських ґраток, що враховують відведення теплоти з усіх поверхонь елементів. На підставі проведених досліджень дійшли висновку, що зміна довжини брегівської хвилі з температурою дає лінійну залежність. Робота за актуальністю проблеми та шляхами її реалізації відповідає сучасним тенденціям світової науки і техніки. Існує різна чутливість у кожному діапазоні температур, тому підсумкове значення отримано з розрахунку середнього значення для всього діапазону температур кожної брегівської ґратки.
Посилання
R. K. Gangwar, S. Kumari, A. K. Pathak, S. D. Gutlapalli, and M. C. Meena, “Optical Fiber Based Temperature Sensors,” A Review. Optics, 4 (1), pp. 171-197, 2023. https://doi.org/10.3390/opt401001 .
Y. Zhang, et al., “Progress on Optical Fiber Biochemical Sensors Based on Graphene,” Micromachines, no. 13, 348, 2022. https://doi.org/10.3390/mi13030348 .
V. I. Balakshy, and S. N. Mantsevich, “Collinear diffraction of divergent optical beams in acousto-optic crystals,” Appl. Opt., vol. 48, pp. 135-140, 2012.
G. Meltz., W. W. Morey, and W. H. Glenn, “Optical fiber Communication,” Conference, OFC. 90, San Francisco, CA, 2010.
S. Nolte, J. Thomas, C. Voigtander, R. Becker, D. Richter, and A. Tunnermann, “Femtosecond Laser Induced Fiber Bragg Gratings,” Status and Prospects OSA/BGPP, 2010.
T. Erdogan, and J. E. Sipe, “Tilted fiber phase gratings,” Journal of the Optical Society of America, vol. 13, no. 2. pp. 296-313, 2012.
T. Erdogan, “Fiber Grating Spectra,” J. Lightwave Technol, vol. 15, no. 5, pp. 1277-1294, 2013.
J. Albert, and L.-Y. Shao Caucheteur, “Tilted fiber Bragg grating sensors,” Laser Photonics Rev., 2012, pp. 1-26.
Z. Gotra, et al., “High resolution differential thermometer,” Technology and Design in Electronic Apparatuses, pp. 19-23, 2012.
X. Chen, “Optical Chemsensor Based on Etched Tilted Bragg Grating Structures in Multimode Fiber,” IEEE Photonics Tpechnology Letters, vol. 17, no. 4, pp. 864-866, 2015.
H. G. Frihlich, and R. Kashyap, “Two methods of apodisation of fibre-Bragg,” Optics Communications, vol. 157, pp. 273-281, 2012.
P. Kisala, Światłowodowe struktury periodyczne o pochylonej modulacji współczynnika załamania: właściwości i zastosowania, monografie, Politechnika Lubelska, 2019, pp. 27-40. ISBN: 978-83-7947-356-4.
P. Kisała, “Application of inverse analysis to determine the strain distribution with optoelectronic method insensitive to temperature changes,” Applied Optics, no. 51(16), pp. 3599-3604, 2012.
L. I. Timchenko, and I. Shedreyeva, “Algorithm of parallel: hierarchical transformation and its implementation on FPGA,” Proc. SPIE, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High Energy Physics Experiments, 2017.
A. Othonos, “Fiber Bragg gratings,” Rev. Sci. Instrum, vol. 68, no. 12, pp. 4309-4341, 2011.
R. Kashyap, Fiber Bragg Gratings, San Diego: Academic Press, 2012, p. 478.
J. Alonso, et al., “A method for the measurement of the refractive index of dielectric cylinders,” Pure Appl. Opt., no. 6, pp. 147-152, 2012.
X. Chen, Optical Fibre Gratings for Chemical and Bio – Sensing, Chapter 8, 2013, p. 205-235.
I. Shedreyeva, et al., “The influence of the TFBG tilt angle on the spectral response,” Proceedings of SPIE, The International Society for Optical Engineeringthis link is disabled, 2021.
W. Wójcik, A. Smolarz, et al., “Multispectral High Temperature Thermography,” Sensors, no. 22 (3), pp. 742, 2022.
##submission.downloads##
-
pdf
Завантажень: 9
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
