Безвербный А.В. Разработка микроструктурированных световодов, функционирующих на основе принципов биомиметики

Кульчин Ю.Н., *Вознесенский С.С, **Братская С.Ю., *Безвербный А.В.
* Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, г. Владивосток
**Институт химии ДВО РАН, г. Владивосток

В проекте были поставлены следующие задачи: получение экспериментальных результатов определения оптических и волноводных характеристик природных слоистых биоминеральных структур морского происхождения; построение модели и разработка теории распространения электромагнитного излучения в слоистых биоминеральных структурах морского происхождения; изготовление экспериментальных макетов многослойного нано- и микроструктурированного волоконного световода с воспроизводимыми заданными свойствами. В основу решения задач положено исследование и биомиметическое моделирование природных микроструктурированных биоминералов.

В рамках проекта выполнены следующие работы: (1) исследован химический состав, структура и конфигурация спикул морских стеклянных губок; (2) исследованы зависимости нелинейно-оптических и волновых характеристик спикул от параметров вводимого излучения; (3) построена теоретическая модель- корреляции волноводных свойств слоистых нано- и микроструктурированных волноводов (в том числе спикул морских стеклянных губок) с их геометрическими размерами и структурной организацией; (4) разработана лабораторная технология изготовления слоистых нано- и микроструктурированных композитных световодных материалов, обладающих свойствами фотонных кристаллов; (5) проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96; (6) изготовлены макеты многослойного микроструктурированного волоконного световода, проведены экспериментальные исследования макетов многослойного микроструктурированного волоконного световода; (7) разработан проект ТЗ на ОКР "Разработка интегрально-оптического датчика сильнодействующих ядовитых веществ на основе поливинилсилоксанового волновода".

Для формирования функциональных тонкоплёночных слоев были исследованы пленки полиорганосилоксанов, полученные из соответствующих органилгалогенидов кремния методом молекулярного наслаивания, а также непосредственно из растворов полиорганосилоксанов. Второй вариант полученных биомиметических волноводных структур основан на получении бислойных структур на базе полисахарид + наноструктурированный диоксид кремния. Этот способ наиболее точно моделирует природные биоминеральные структуры и позволяет добиться уникальных характеристик при чрезвычайной простоте получения. Данный подход позволяет конструировать микроструктурированные световоды с необходимыми параметрами от толщины слоев, до величины показателя преломления каждого слоя за счет управляемого допирования отдельных слоев различными наноразмерными компонентами различной природы.

Объектами реализации потребителям по итогам выполнения проекта являются полученный патент, консультационные услуги по формированию конструкторской документации и технологической подготовки производства материалов и элементов наноэлектроники и нанофотоники, хемосенсоров и волноводных структур, моделирование и макетирование узлов, предоставление результатов испытаний макетов и образцов материалов и элементов наноэлектроники и нанофотоники.
Исследования в рамках данного проекта могут быть использованы как минимум в секторах оптических компонент и систем, информационных технологий, военных технологий.

Результаты проекта могут быть использованы для проведения опытно-конструкторских и опытно-технологических работ, направленных на создание нелинейно-оптических устройств, преобразователей частоты, фотонных кристаллов, оптических сенсоров, оптических волноводных структур для систем оптической связи и обработки информации и других областей гражданского применения, а так же направленных на разработку функциональных биомиметических наноматериалов широкого применения.

Перспективные направления применения результата для дальнейших исследований связаны с разработкой технологий управляемого синтеза многослойных волноводных структур, обладающих нелинейно-оптическими свойствами, на основе нанофазных функциональных материалов для нового поколения устройств управления излучением, передачи и обработки информации.

К списку тезисов конференции