一种基于光子晶体保偏光纤的萨格纳克干涉仪氢气传感器制造技术

技术编号:14039041 阅读:110 留言:0更新日期:2016-11-21 04:06
本实用新型专利技术公开了一种基于光子晶体保偏光纤的萨格纳克干涉仪氢气传感器,包括宽带光源、光谱仪和萨格纳克干涉仪,其特征在于:所述的萨格纳克干涉仪包括2*2的耦合器和侧面涂敷有三氧化钨载铂催化剂粉末的光子晶体保偏光纤,且在光子晶体保偏光纤内部的气孔中填充酒精,其中,将宽带光源和光谱仪与耦合器的两端连接;再将耦合器剩余的左右连接端分别与光子晶体光纤两端熔接,构成一个萨格纳克干涉仪。本实用新型专利技术具有制备简单、体积小和灵敏度高的特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光纤传感
,具体涉及一种基于光子晶体保偏光纤的萨格纳克干涉仪氢气传感器
技术介绍
氢气作为一种清洁能源,具有潜在的可无限循环利用的能源。在石油化工、冶金工业等方面有着广泛的应用;然而氢气在空气中的体积浓度在4%-75%之间极易引起爆炸,所以氢气的泄漏检测非常重要。光纤氢气传感器由于具有安全和实时监测的优点,具有本质防爆、体积小、重量轻、耐腐蚀、抗电磁干扰、灵敏度高和精度高等优点,被广泛应用到氢气浓度检测。光纤氢气传感器的类型主要有光纤干涉型、微透镜型、倏逝场型和布拉格光栅型等。基于光纤布拉格光栅的氢气传感器,因其具有波分复用的特性而广泛应用于氢气浓度的分布测量,其抗干扰能力和稳定性强,但这种传感器其制作复杂且灵敏度通常较低。集成光学微结构的氢气传感器,结构简单灵敏度高,但其制作过程复杂,从而也限制了其广泛应用。干涉型氢气传感器一般利用毛细管封装的方法制作,其制作工序复杂,且灵敏度不高。基于金属的氢气光纤传感器,并易受环境的影响。光纤渐逝场型光纤氢气传感器利用金属覆层中渐逝场的变化来检测氢气的浓度,这种传感器对制作复杂。基于表面等离子体共振技术的氢气传感器,使用到昂贵的仪器设备来精确控制金属膜的厚度,成本高且制作复杂。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足,本技术提供一种基于光子晶体保偏光纤的萨格纳克干涉仪氢气传感器,其制备流程:将光子晶体保偏光纤内部的气孔中填充酒精,再将其侧面涂敷三氧化钨载铂催化剂,具有制备方便、结构简单和灵敏度高的优点。本技术所采用的技术方案:一种基于光子晶体保偏光纤的萨格纳克干涉仪氢气传感器,包括宽带光源、光谱仪和萨格纳克干涉仪,其特征在于:所述的萨格纳克干涉仪包括2*2的耦合器和光子晶体保偏光纤其侧面涂敷有三氧化钨载铂催化剂粉末,且在光子晶体保偏光纤内部的气孔中填充酒精,其中将宽带光源和光谱仪与耦合器的两端连接;再将耦合器剩余的左右连接端分别与光子晶体光纤两端熔接,构成一个萨格纳克干涉仪。所述的光子晶体保偏光纤的长度为20-150mm,其侧面涂敷的三氧化钨载铂催化剂粉末的厚度为10-50um。本技术的有益效果是:1.传感器制备过程中只需使用普通商用光纤熔接机将耦合器的连接端分别与光子晶体光纤的两端分别熔接,并在光子晶体保偏光纤的气孔中填充酒精,然后在其侧面涂敷三氧化钨载铂催化剂粉末,具有制备方便、结构简单等优点。2.所述的氢气传感器的工作原理是:空气中的氢气在三氧化钨载铂催化剂粉末的催化作用下与氧气发生反应,该氧化反应过程中释放热量,引起光子晶体保偏光纤的温度升高,随着温度的变化使得填充在光子晶体保偏光纤中的酒精的折射率随之改变,因此光子晶体保偏光纤的有效折射率发生变化,又由于热膨胀效应使得光子晶体保偏光纤的长度变长,导致萨格纳克干涉仪的谐振波长向短波长方向漂移,我们可以通过检测萨格纳克干涉仪的谐振波长漂移量即可准确确定待测空气中氢气的浓度,其与一般氢气传感器相比具有灵敏度高的优点。附图说明图1为基于光子晶体保偏光纤的萨格纳克干涉仪氢气传感器结构示意图。其中,(1)2*2的耦合器,(2)侧面涂敷有三氧化钨载铂催化剂粉末的光子晶体保偏光纤。图2为基于光子晶体保偏光纤的萨格纳克干涉仪氢气传感器的测试系统示意图。其中,(1)2*2耦合器,(2)侧面涂敷三氧化钨载铂催化剂粉末的光子晶体保偏光纤,(3)宽带光源,(4)光谱仪。具体实施方式将已定标的本专利技术的氢气传感器分别与宽带光源和光谱仪连接,将侧面涂敷三氧化钨载铂催化剂粉末的光子晶体保偏光纤置于待测氢气浓度的空间。氢气在三氧化钨载铂催化剂粉末的催化作用下与氧气发生氧化反应释放热量,使得光子晶体保偏光纤的温度升高,由于热光效应和热膨胀效应使得光子晶体光纤的有效折射率和长度随温度的变化发生变化,从而干涉谱发生漂移,光谱仪实时记录萨格纳克干涉仪氢气传感器的干涉谱,尤其是干涉谱中的谐振波长值。通过比对谐振波长的变化从而确定待测空间氢气的浓度。该氢气传感器比一般的传感器灵敏度要高些。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光子晶体保偏光纤的萨格纳克干涉仪氢气传感器,包括宽带光源、光谱仪和萨格纳克干涉仪,其特征在于:所述的萨格纳克干涉仪包括2*2的耦合器和光子晶体保偏光纤其侧面涂敷有三氧化钨载铂催化剂粉末,且在光子晶体保偏光纤内部的气孔中填充酒精,其中将宽带光源和光谱仪与耦合器的两端连接;再将耦合器剩余的左右连接端分别与光子晶体光纤两端熔接,构成一个萨格纳克干涉仪。

【技术特征摘要】
1.一种基于光子晶体保偏光纤的萨格纳克干涉仪氢气传感器,包括宽带光源、光谱仪和萨格纳克干涉仪,其特征在于:所述的萨格纳克干涉仪包括2*2的耦合器和光子晶体保偏光纤其侧面涂敷有三氧化钨载铂催化剂粉末,且在光子晶体保偏光纤内部的气孔中填充酒精,其中将宽带光源和光谱仪与耦合器的两端...

【专利技术属性】
技术研发人员:李萍徐贲
申请(专利权)人:中国计量大学
类型:新型
国别省市:浙江;33

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