Метою роботи є теоретичне дослідження опто-механічних властивостей 1D пневматичного фотонного кристала у якості чутливого оптичного індикатора тиску, що може поєднувати на одній платформі декілька шкал у різних областях значень. Індикатор складається з шаруватої підкладки оптично прозорого пружного матеріалу з вбудованими конструктивно опто-пневматичними структурами, хвильоводів входу та виходу світла і перемикачів доступу, розміщених у камері. За обраними параметрами прилад має характерні розміри близько одного міліметра і може покривати інтервал тиску (0, 10) бар з мінімальною поділкою шкали біля 1 мкбар для актуальних тисків в біорідинах та потоках рідини в технічних пристроях. Методами теорії пружності розглянуто процеси контрольованої деформації системи поєднаних пружних оптичних мембран, що створюють оптопневматичне середовище. Методом трансфер матриць досліджено залежність енергетичної структури пневматичного фотонного кристала і кутовочастотної діаграми відбиття світла від зовнішнього тиску. Завдяки мініатюрності приладу процес вимірювання дозволяє організацію одночасного сканування та моніторинг тиску у різних частинах потоку рідини в технічній або біологічній системі.

The purpose of this work is theoretical investigation of optomechanical properties of the gasfilled 1D elastic pneumatic photonic crystal functioning as a sensitive optical indicator of pressure which can unite several scales of pressure magnitude. The indicator includes layered elastic platform including a mounted optopneumatic medium, input-output optical fibers and switching valves, all enclosed into a chamber. At the chosen parameters the device has size near 1 mm and may cover the pressure interval (0, 10) bar with accuracy near 1 μbar for actual pressures existing inside a fluid flow system. The controlled deformation of a system of elastic optical membranes creating the optopneumatic medium was considered by methods of theory of elasticity. The bandgap structure and angle-frequency light reflection diagram of a modified under external pressure pneumatic photonic crystal was investigated in the framework of transfer matrix approach. The miniaturized optical devices considered may offer an opportunity to organize simultaneous and total scanning monitoring of fluid pressure in different parts of a technical or biological system.

В работе предлагается использовать 1D пневматический фотонный кристалл в качестве чувствительного оптического индикатора давления, который может объединять на одной платформе несколько шкал в различных областях значений. Индикатор включает слоистую подложку оптически прозрачного упругого материала с встроенными конструктивно опто-пневматическими структурами, волноводов входа-выхода света и переключателей доступа, размещенных в камере. Исследована зависимость энергетической структуры пневматического фотонного кристалла и картины отражения света от внешнего давления. При выбранных параметрах устройство может охватывать интервал давления (0, 10) бар с минимальным делением шкалы порядка 1 мкбар для актуальных давлений в био-жидкостях и потоках жидкости в технических устройствах. Благодаря характерным размерам устройства порядка 1 мм, процедура измерения позволяет организацию одновременного сканирования и мониторинга давления в различных частях потока жидкости внутри технической или биологической системы.