Связанные оптические резонансы в диэлектрической микросфере. Физический концепт миниатюрного оптического датчика давления
Ю.Э. ГЕЙНЦ1, И.В. МИНИН2,3, О.В. МИНИН2,3
1Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, Томск, Россия
ygeints@iao.ru
2Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия
prof.minin@gmail.com
3Сибирский государственный университет геосистем и технологий, Новосибирск, Россия
oleg.minin@ngs.ru
Ключевые слова: оптический резонанс, оптический сенсор давления, моды В«шепчущей галереиВ», отражение волн, интерференция волн, мезоволновая частица
Страницы: 581-588
Аннотация
Оптический резонанс внутреннего поля диэлектрической микрочастицы возникает при настройке частоты падающей световой волны на частоту одной из собственных мод частицы и приводит к резкому подъему интенсивности и локализации поля вблизи поверхности с образованием кольцевых периодических структур в форме стоячих волн, так называемых мод «шепчущей галереи» (МШГ). В работе теоретически рассмотрен случай помещения микросферы вблизи гибкой отражающей мембраны, которая выполняет функцию датчика внешнего давления. При этом за счет отражения от зеркальной мембраны происходит двойное возбуждение МШГ сферы прямым и отраженным назад излучением, которое затем интерферирует в объеме микрочастицы. Оптическая интенсивность результирующего поля МШГ несет информацию о положении гибкой нагруженной мембраны, что позволило нам разработать физический концепт нового миниатюрного полностью оптического датчика давления. Показано, что чувствительность такого датчика зависит от добротности возбуждающихся резонансных мод, геометрических и механических параметров гибкой мембраны. Важные преимущества предлагаемого датчика - миниатюрность дизайна (размеры датчика определяются диаметром гибкой мембраны), а также бесконтактный тип размещения сенсора давления.
DOI: 10.15372/AOO20220708 |
