Optical fiber sensors can bring many advantages to biological, medical or environmental applications. They offer small size, immunity to electro-magnetic field and limited unwanted interaction with measured sample. One of the key parameters monitored in biological systems is the acidity of environment expressed as pH. The article deals with development of an optical pH-sensor with tapered fiber probes. The principle of the sensor is based on measurement of fluorescence emission of hydroxypyrene-1,3,6-pyrene trisulfonic acid trisodium salt (HPTS, pyranine) at two different excitation wavelengths (405 nm and 450 nm). The sensor was sensitive to pH in range from 5.5 to 7.5 with resolution of ± 0.15 pH unit and the tapered fiber probes allowed in-vivo measurement in microscopic biological samples. and Optické vláknové senzory mohou přinést řadu výhod při využití v oblastech biologie, medicíny či v ochraně životního prostředí. Vyznačují se malými rozměry a odolností vůči elektromagnetickému poli, přičemž nežádoucí ovlivnění měřených vzorků je u nich též velmi omezeno. Jedním z důležitých parametrů sledovaných u biologických systémů je kyselost prostředí, vyjádřená jako pH. Článek popisuje vývoj optického pH -senzoru využívajícího zúžené vláknové sondy. Princip měření je založen na sledování emise fluorescence sodné soli kyseliny hydroxypyren-1,3,6-pyrentrisulfonové (pyranin) při excitaci dvěma odlišnými vlnovými délkami (405 nm a 450 nm). Senzor vykazoval citlivost na pH v rozsahu od 5,5 do 7,5, přičemž dosažené rozlišení činilo ±0,15 pH jednotky. Použití zúžených vláknových sond pak umožnilo in-vivo měření v mikroskopických biologických vzorcích.
The paper presents selected activities of the Institute of Photonics and Electronics in the field of preparation of nanoparticle-doped active optical fibers. Nanoparticle-doped optical fibers were prepared by ''in-situ'' crystallization of dopants during the thermal processing of the fibers and by embedding the ''off-line'' generated nanoparticles into the core of the fibers. The background losses of the fibers prepared by the ''off-line'' method were significantly lowered. ''Off-line'' deposition of Tm-doped alumina nanoparticles extended the luminescence lifetime of 30 % up to 674 ms comparing with the fibers doped with ''in-situ'' formed nanoparticles. Selected erbium-doped fiber prepared by the ''off-line'' deposition was tested as the active medium in a fiber-ring laser. and Článek popisuje vybrané činnosti Ústavu fotoniky a elektroniky, v.v.i. v oblasti přípravy aktivních vláken dopovaných nanočásticemi. Nanočásticemi dopovaná vlákna byla připravena metodou ''in-situ'', která spočívá v řízené krystalizaci dopantů v průběhu tepelného zpracování vláken. Druhá metoda ''off-line'' spočívala v dopování vláken již připravenými nanokrystaly. Optická vlákna připravená metodou ''off-line'' vykazovala nižší základní útlum. V případě, kdy byly do vlákna naneseny ''off-line'' připravené nanokrystaly aluminy dopované thuliem bylo pozorováno prodloužení luminescence na hodnotu 674 ms, což je o 30 % více než u srovnatelného vlákna, u kterého byly nanokrystaly vytvořeny metodou ''in-situ'', tedy řízenou krystalizací dopantů. Vybrané optické vlákno dopované erbiem bylo testováno jako aktivní prostředí v kruhovém vláknovém laseru.
The article presents a method of pH measurement of aqueous humour during cataract surgery. The method uses a fiber optic sensor with immobilized fluorescent dye. A functional sample of fiber optic pH meter was used for measurements, developed in cooperation of the Institute of Photonics and Electronics, Academy of Sciences of the Czech Republic, v.v.i., Safibra, s.r.o. and SQS Vláknová optika a.s. The accuracy of determined pH values was 0.04 pH unit or better. and V článku je prezentována metodika měření nitrooční tekutiny během operace katarakty (šedého zákalu), která je založena na použití vláknově optického senzoru s imobilizovaným fluorescenčním barvivem. K měření byl použit funkční vzorek vláknově optického pH metru vyvinutý ve spolupráci Ústavu fotoniky a elektroniky, Akademie věd ČR, v.v.i., Safibra, s.r.o. a SQS Vláknová optika a.s. Hodnoty pH byly stanoveny s přesností 0,04 nebo lepší.
Fiber lasers and amplifiers have been developed as magnificent alternative to traditional solid-state or gas lasers. They are effectively employed for low-power applications, e.g. in metrology or in medicine, as well as for high-power applications like industrial splicing, cutting, or welding. Special optical fibers based on silica or soft optical glasses are heart of the fiber lasers. This paper deals with special silica-based optical fibers doped with thulium and/or holmium ions for amplified spontaneous emission (ASE) sources operating around 2 μm. Pretty versatile method of fiber preparation was elaborated making ones possible fabrication of single-mode or double-clad fibers with core modified with Al2 O3 or P2 O5 up to 14 mol % and doped with rare-earth ions (Tm3+, Ho3+, Er3+, Eu3+, Dy3+, Yb3+, Sm3+) in the range of 102 ppm - 104 ppm. This method is suitable also for doping the fiber core with nanoparticles. Such fibers can be employed for preparation of high-power fiber lasers and/or stable ASE sources in infrared region. This kind of sources was demonstated in generator of extremely wide emission within 1540 m - 2340 nm suitable for spectroscopy characterization of optical components. and Vláknové lasery a zesilovače jsou rozvíjeny jako úspěšná alternativa ke klasickým pevnolátkovým nebo plynovým laserům, která má své významné přednosti při uplatnění od aplikací nízkovýkonových, např. v metrologii či medicíně, až po aplikace vysokovýkonové, např. průmyslové svařování, řezání, navařování apod. Srdcem vláknových laserů jsou optická vlákna z křemenného skla, případně z měkkých optických skel. Článek se zabývá speciálními křemennými optickými vlákny pro thuliem a holmiem dopované zdroje zesílené spontánní emise (ASE) pracující v oblasti okolo 2 μm. Byla vypracována poměrně univerzální metoda, která umožňuje přípravu speciálních jednovidových optických vláken s obsahem Al2 O3 nebo P2 O5 až do 14 mol % v jádře dopovaném dále ionty prvků vzácných zemin (Tm3+, Ho3+, Er3+, Eu3+, Dy3+, Yb3+, Sm3+) v rozsahu 102 ppm - 104 ppm. Metoda umožňuje i dopování optického jádra nanočásticemi. Tato optická vlákna lze úspěšně využít pro přípravu dvouplášťových vláken pro vysokovýkonové vláknové lasery nebo stabilních širokopásmových zdrojů infračerveného záření. Takové zdroje, vykazující řadu předností, byly s úspěchem demonstrovány v generátoru s rekordně širokou emisí v rozmezí od 1540 nm až do 2340 nm, vhodném pro spektroskopické charakterizace optických komponent.