[實(shí)用新型]一種基于偏振光檢測(cè)的高靈敏光子晶體光纖折射率傳感器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120021295.2
• 申請(qǐng)日: 2011-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN202024962U
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙春柳;錢文文;張淑琴;姬崇軻;董新永;張?jiān)谛?/a>;金尚忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N21/41
• 分類號(hào): G01N21/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于折射率傳感器領(lǐng)域，涉及一種基于偏振光檢測(cè)的高靈敏光子晶體光纖折射率傳感器。

背景技術(shù)

在化學(xué)和生物傳感器中，折射率傳感器占有重要的地位。折射率與物質(zhì)含量、組成或濃度等其它的一些參量成正相關(guān)的關(guān)系，因而可通過測(cè)量折射率來間接測(cè)量這些相關(guān)參量。因此對(duì)液體折射率的測(cè)量，在化工、食品分析、未知物鑒定、質(zhì)量監(jiān)控、污染分析和油井監(jiān)測(cè)等眾多重要領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。目前，測(cè)量折射率的方法有布儒斯特角法、阿貝折光儀、干涉法、分光光度計(jì)、表面等離子體增強(qiáng)發(fā)射譜法和光速測(cè)量儀等測(cè)量方法。但是這些方法中，有的測(cè)量范圍受限制，有的要求對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行復(fù)雜加工、儀器調(diào)整復(fù)雜，有的使用環(huán)境要求苛刻、可靠性差，有的制造技術(shù)復(fù)雜、成本高。

光纖傳感器有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如抗電磁干擾，體積小，抗腐蝕等，可應(yīng)用于各種不同的環(huán)境中?；诠饫w的折射率傳感器多種多樣，目前主要有基于長周期光纖光柵(LPG)和光纖布拉格光柵(FBG)的折射率傳感器。由于其諧振波長易受外界折射率影響，長周期光纖光柵作為折射率傳感器得到了廣泛的研究。光纖布拉格光柵的耦合光發(fā)生于纖芯模之間，在經(jīng)過均勻腐蝕后也可用于折射率傳感測(cè)量。

基于長周期光纖光柵和光纖布拉格光柵的折射率傳感器對(duì)折射率為1.333附近的待測(cè)水溶液靈敏度普遍不高，無法滿足含微量樣品的水溶液折射率檢測(cè)的需要。而且現(xiàn)有的折射率傳感器技術(shù)都需要一定量的待測(cè)溶液，使探測(cè)光纖浸入到待測(cè)溶液中，當(dāng)樣品溶液量極少時(shí)很難實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是為了克服現(xiàn)有折射率傳感器對(duì)含微量樣品的水溶液檢測(cè)靈敏度低和無法實(shí)現(xiàn)痕量檢測(cè)等缺點(diǎn)，提出一種基于偏振光檢測(cè)的高靈敏光子晶體光纖折射率傳感器。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下：

一種基于偏振光檢測(cè)的高靈敏光子晶體光纖折射率傳感器，包括單波長光源、起偏器、兩個(gè)光纖準(zhǔn)直器、V型槽、光子晶體光纖探測(cè)頭和光功率計(jì)；單波長光源與起偏器一端連接，起偏器另一端與光纖準(zhǔn)直器連接，另一個(gè)光纖準(zhǔn)直器與光功率計(jì)連接，V型槽位于兩個(gè)光纖準(zhǔn)直器中間，光子晶體光纖探測(cè)頭置于V型槽內(nèi)。

光子晶體光纖探測(cè)頭由光子晶體光纖一邊熔接普通單模光纖后構(gòu)成，并且普通光纖端面經(jīng)過飛秒激光器加工形成一個(gè)V型區(qū)域用于待測(cè)液體灌入光子晶體光纖，V型區(qū)域的大小為普通單模光纖面積的八分之一至六分之一，其中光子晶體光纖的長度為10mm，普通單模光纖的長度為0.2mm。

本實(shí)用新型所具有的優(yōu)點(diǎn)為：一種基于偏振光檢測(cè)的高靈敏光子晶體光纖折射率傳感器，以長為10.2mm的光子晶體光纖為探測(cè)頭，整個(gè)探測(cè)頭體積小，結(jié)構(gòu)簡單；使用時(shí)只需將光子晶體光纖探測(cè)頭熔有單模光纖的一端蘸取極少量的待測(cè)液體，即可滿足檢測(cè)需要，實(shí)現(xiàn)痕量檢測(cè)；同時(shí)此折射率傳感器具有很高的靈敏度，特別適用于含微量樣品水溶液的折射率檢測(cè)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是光子晶體光纖探測(cè)頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是光子晶體光纖的橫截面示意圖。

圖4是光子晶體光纖探測(cè)頭熔有單模光纖一端的橫截面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步描述。

如圖1所示，一種基于偏振光檢測(cè)的高靈敏光子晶體光纖折射率傳感器，包括單波長光源1、起偏器2、兩個(gè)光纖準(zhǔn)直器3、V型槽4、光子晶體光纖探測(cè)頭5和光功率計(jì)6；其特征在于，單波長光源1與起偏器2一端連接，起偏器2另一端與光纖準(zhǔn)直器3連接，另一個(gè)光纖準(zhǔn)直器3與光功率計(jì)6連接，V型槽4位于兩個(gè)光纖準(zhǔn)直器3中間，光子晶體光纖探測(cè)頭5置于V型槽4內(nèi)。

如圖2、3和4所示，光子晶體光纖探測(cè)頭5由光子晶體光纖8一邊熔接普通單模光纖7后構(gòu)成，并且普通光纖7端面經(jīng)過飛秒激光器加工形成一個(gè)V型區(qū)域9用于待測(cè)液體灌入光子晶體光纖，V型區(qū)域9的大小為普通單模光纖面積的八分之一至六分之一，其中光子晶體光纖的長度8為10mm，普通單模光纖7的長度為0.2mm。

本實(shí)用新型基于以下原理：

入射光源為一個(gè)帶有DFB自反饋電路系統(tǒng)的單波長光源，DFB自反饋電路系統(tǒng)可以穩(wěn)定光源，消除光源抖動(dòng)帶來的干擾。入射光的波長是位于光子晶體光纖帶隙邊緣的光波長。起偏器用于調(diào)節(jié)入射光的偏振態(tài)，使得入射光的偏振態(tài)調(diào)整為Y偏振態(tài)。兩個(gè)光纖準(zhǔn)直器與V型槽處于同一水平面，通過調(diào)節(jié)光纖準(zhǔn)直器使得光能順利從置于V型槽內(nèi)的光子晶體光纖探測(cè)頭中通過。最后由光功率計(jì)檢測(cè)出射光強(qiáng)。