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.
An analysis is performed in the article of an output and propagation of a coherent light beam outgoing from a single frequency optical fibre supposing an inclined termination of the fibre, and also an analysis of a transformation of such a Gaussian beam of an ideal lens. Direct transformation performed analogously to the input beam gives the same result as a calculation of the diffraction on the lens if the beam is not apertured. For characterization of the beam transformed by the lens the concept of the Fresnel number of the Gaussian beam is used. and V článku je proveden rozbor výstupu a šíření koherentního světelného svazku vystupujícího z jednovidového optického vlákna za předpokladu šikmého zakončení čela vlákna a rozbor transformace takového gaussovského svazku ideální čočkou. Přímá transformace provedená analogicky k dopadajícímu svazku dává stejný výsledek jako výpočet difrakce na čočce, pokud svazek není cloněn. K charakterizaci transformovaného svazku čočkou je využito konceptu Fresnelova čísla gaussovského svazku.
The paper deals with tapered optical fibres, their preparation and applications for sensing. Enhancement of evanescent wave overlap with an analyte is possible to achieve by tapering telecommunication fibres or steering-wheel microstructured optical fibres. It leads to increasing of sensitivity of detection in comparison to untapered fibre structure. Tapered optical fibre with immobilized optical-chemical transducer on the tip was used as a probe for local pH detection. Tapered single-mode or microstructured optical fibres were successfully prepared by a PC-controlled fibre puller of the own construction. and Článek se zabývá zúženými optickými vlákny, jejich přípravou a využitím pro senzorové aplikace. Zúžením telekomunikačních vláken nebo mikrostrukturních vláken s velkými plášťovými otvory lze dosáhnout většího překryvu evanescentní vlny s analytem, čímž se zvýší citlivost detekce ve srovnání s nezúženou strukturou. Zalomené zúžené optické vlákno s imobilizovaným opticko-chemickým převodníkem na špičce bylo využito jako optická vláknová sonda pro měření pH. Příprava navržených zúžených jednovidových nebo mikrostrukturních optických vláken byla realizována na počítačem řízeném zařízení vlastní konstrukce.