[發(fā)明專利]基于光子晶體光纖內(nèi)嵌式干涉儀的揮發(fā)性有機(jī)物傳感方法及裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210430590.2
• 申請(qǐng)日: 2012-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN102967584A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙春柳;姬崇軻;王雪萍;袁劍英;康娟;倪凱;金永興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N21/45
• 分類號(hào): G01N21/45
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.基于光子晶體光纖內(nèi)嵌式干涉儀的揮發(fā)性有機(jī)物傳感方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

步驟(1)選擇一個(gè)輸出波長(zhǎng)為1500nm至1600nm的寬帶光源，兩根單模光纖和一個(gè)工作波長(zhǎng)覆蓋1500nm至1600nm的光譜儀，并利用二氧化碳激光器在光子晶體光纖上刻寫兩個(gè)完全相同的長(zhǎng)周期光柵，兩個(gè)長(zhǎng)周期光柵的透光率均為3dB，中心波長(zhǎng)一致，柵格中心間距為1～4cm，制成一個(gè)光子晶體光纖內(nèi)嵌式干涉儀；

步驟(2)將制成的光子晶體光纖內(nèi)嵌式干涉儀完全置于一個(gè)內(nèi)徑為126～127μm套筒內(nèi)，套筒兩端比光子晶體光纖內(nèi)嵌式干涉儀長(zhǎng)2～4cm，長(zhǎng)出的部分經(jīng)預(yù)處理有鏤空的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將兩根單模光纖分別從套筒兩側(cè)插入套筒內(nèi)，與光子晶體光纖內(nèi)嵌式干涉儀的端面接近但不發(fā)生接觸，由于套筒的內(nèi)徑僅比光纖直徑大1～2μm，單模光纖與光子晶體光纖內(nèi)嵌式干涉儀能夠很好的實(shí)現(xiàn)未熔接的光準(zhǔn)直，兩根單模光纖的另一端分別與寬帶光源的輸出端和光譜儀的輸入端口光纖連接；

步驟(3)步驟(2)中內(nèi)置好光纖的套筒置于待檢測(cè)的揮發(fā)性有機(jī)物環(huán)境中，基于光子晶體光纖內(nèi)嵌式干涉儀上刻寫有兩個(gè)完全相同的透光率為3dB的長(zhǎng)周期光柵，光在經(jīng)過第一個(gè)長(zhǎng)周期光柵作用時(shí)，纖芯中一半的光會(huì)被耦合進(jìn)入光纖的包層中進(jìn)行傳輸，經(jīng)過第二個(gè)長(zhǎng)周期光柵作用，包層內(nèi)的光重新被耦合進(jìn)纖芯，兩束光由于傳播途徑不同，存在光程差，會(huì)發(fā)生干涉，輸出干涉條紋，根據(jù)相干光干涉原理，干涉條紋的干涉峰滿足：

λ＝[n_co(C)-n_cl(C)]L/k

其中n_co(C)為光子晶體光纖芯模的有效折射率，n_cl(C)為光子晶體光纖包層模的有效折射率，它們都與光子晶體光纖包層空氣孔內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物濃度C有函數(shù)關(guān)系，L為光子晶體光纖內(nèi)嵌式干涉儀上兩個(gè)光柵的柵格中心間距，k為干涉級(jí)次，當(dāng)揮發(fā)性有機(jī)物經(jīng)由套筒的鏤空結(jié)構(gòu)處擴(kuò)散進(jìn)入套筒內(nèi)，并進(jìn)一步擴(kuò)散進(jìn)入光子晶體光纖的包層空氣孔，會(huì)改變包層模和芯模的有效折射率，干涉光譜會(huì)發(fā)生漂移，漂移量Δλ_dip與揮發(fā)性有機(jī)物濃度C的關(guān)系滿足：

Δλ_dip＝K·ΔC

其中K為常數(shù)，可以由干涉光譜計(jì)算出來，因此，可以根據(jù)干涉條紋的漂移量來確定揮發(fā)性有機(jī)物的濃度。

2.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的裝置，一個(gè)寬帶光源、兩根單模光纖、一段光子晶體光纖內(nèi)嵌式干涉儀、一個(gè)套筒和一個(gè)光譜儀，將光子晶體光纖內(nèi)嵌式干涉儀完全置于套筒內(nèi)，將兩根單模光纖分別從套筒兩側(cè)插入套筒內(nèi)，與光子晶體光纖內(nèi)嵌式干涉儀的端面接近但不發(fā)生接觸，實(shí)現(xiàn)未熔接的光準(zhǔn)直，兩根單模光纖的另一端分別與寬帶光源的輸出端和光譜儀的輸入端口光纖連接；

所述的光子晶體光纖內(nèi)嵌式干涉儀是利用二氧化碳激光器在光子晶體光纖上刻寫兩個(gè)完全相同的長(zhǎng)周期光柵，兩個(gè)長(zhǎng)周期光柵的透光率均為3dB，中心波長(zhǎng)一致，柵格中心間距為1～4cm；

所述的套筒內(nèi)徑為126～127μm，套筒兩端比光子晶體光纖內(nèi)嵌式干涉儀長(zhǎng)2～4cm，長(zhǎng)出的部分經(jīng)預(yù)處理有鏤空的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。