[實用新型]超小型微腔氣體傳感器

有效

• 申請號: 201220248116.3
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN202614675U
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 馮國英;馮琛;周壽桓;鮮佩
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 劉雙蘭

1.一種超小型微腔氣體傳感器，其特征在于包括光源（1）、光耦合模塊（14）、耦合光纖（5）、微腔模塊（15）、耦合連接光纖（9）和光譜探測器（10）；所述光耦合模塊（14）進一步包括全反射鏡（2）、起偏器（3）和透鏡（4）；所述微腔模塊（15）進一步包括納米線腔（6）和腔體測試盒（8）；所述光源（1）發出的光經光耦合模塊（14）中的全反射鏡（2）反射后進入起偏器（3），再由透鏡（4）聚焦耦合至耦合光纖（5）后進入微腔模塊（15），所述耦合光纖（5）設置于透鏡（4）的后面，然后發出的光經過微腔模塊再進入耦合連接光纖（9），并由放置于該微腔模塊另一端的光譜探測器（10）接收納米線腔（6）的輸出光場變化，進而得到待測氣體的折射率大小。

2.根據權利要求1所述的超小型微腔氣體傳感器，其特征在于所述起偏器（3）和透鏡（4）設置于全反射鏡（2）的反射面。

3.根據權利要求1所述的超小型微腔氣體傳感器，其特征在于所述的納米線腔（6）的腔型是基于寬度拋物線型和漸變孔徑組成的自由懸浮式結構的一維光子晶體微腔；所述納米線腔（6）包括缺陷區（11），漸變區（12）和反射鏡區（13），其上設置有氣孔（7），納米線腔（6）由腔體測試盒（8）固定。

4.根據權利要求1或3所述的超小型微腔氣體傳感器，其特征在于所述的納米線腔（6）上設置的氣孔（7）為與其呈中心對稱分布的漸變區（12）空氣孔和反射鏡區（13）空氣孔。

5.根據權利要求1所述的超小型微腔氣體傳感器，其特征在于所述的耦合光纖（5）和耦合連接光纖（9）均為錐形光纖。

6.根據權利要求1所述的超小型微腔氣體傳感器，其特征在于所述的光源（1）為LED光源，或激光光源。

7.根據權利要求1所述的超小型微腔氣體傳感器，其特征在于所述的光譜探測器（10）為光譜分析儀。

8.根據權利要求1所述的超小型微腔氣體傳感器，其特征在于所述的腔體測試盒（8）置于待測氣體中，氣體能自由地在腔體測試盒內流通。

9.根據權利要求4所述的超小型微腔氣體傳感器，其特征在于所述的納米線腔（6）上的氣孔（7）對應納米線腔（6）的晶格常數a設置；其上呈中心對稱分布的反射鏡區（13）空氣孔一邊的空氣孔個數不少于3個，且呈均勻分布，空氣孔的半徑r=βa，其中β為系數。

10.根據權利要求4或9所述的超小型微腔氣體傳感器，其特征在于所述的納米線腔（6）上呈中心對稱分布的一邊的漸變區（12）空氣孔個數不少于3個，且漸變區空氣孔的半徑r從中心向兩邊呈線性增大變化，線性變化對應的方程為r=βa_n，其中β為系數，a_n為漸變空氣孔的兩孔中心之間的孔間距，最小的孔間距為a₁，a₁=αa，其中α為系數。