[發(fā)明專利]法布里-珀羅諧振腔光纖傳感器及其制造和氣體檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710286511.8
• 申請(qǐng)日: 2017-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN108801946B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 靳偉;譚艷珍;楊帆;何海律
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 香港理工大學(xué)深圳研究院
• 主分類號(hào): G01N21/31
• 分類號(hào): G01N21/31
• 代理公司: 深圳中一專利商標(biāo)事務(wù)所 44237
• 代理人: 陽開亮

本發(fā)明屬于氣體測(cè)量裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種法布里?珀羅諧振腔光纖傳感器。所述光纖傳感器的結(jié)構(gòu)為單模光纖?介質(zhì)膜?空芯光子帶隙光纖?介質(zhì)膜?單模光纖，所述介質(zhì)膜與空芯光子帶隙光纖的距離均大于0而小于1μm，以便氣體進(jìn)入空芯光子帶隙光纖內(nèi)。本發(fā)明的法布里?珀羅諧振腔光纖傳感器，通過空芯光子帶隙光纖纖芯與兩端介質(zhì)膜組合形成的諧振腔，增加光與氣體相互作用的有效長度，從而實(shí)現(xiàn)氣體吸收信號(hào)的增強(qiáng)，提高氣體探測(cè)靈敏度；與傳統(tǒng)光學(xué)諧振腔相比，無需復(fù)雜的對(duì)準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)；而且空芯光子帶隙光纖形成的諧振腔可以實(shí)現(xiàn)傳感器小型化，極大的提高了傳感器的適用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體測(cè)量裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種法布里-珀羅諧振腔光纖傳感器及其制造和氣體檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的直接吸收型光纖氣體測(cè)量裝置在測(cè)量過程中，大多是在自由空間的吸收氣室進(jìn)行，所采用的自由空間的吸收室如基于光纖準(zhǔn)直器的氣室、多程路徑氣室。

但是，基于光纖準(zhǔn)直器的氣室受對(duì)準(zhǔn)和損耗的影響，限制了光與氣體作用的有效長度。

雖然多程路徑氣室如White或者Herriott氣室等可以實(shí)現(xiàn)很長的有效吸收長度，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，不適合實(shí)際應(yīng)用。

于是人們采用空芯光子帶隙光纖同時(shí)作為光波導(dǎo)和吸收氣室。這種空芯光子帶隙光纖同時(shí)作為光波導(dǎo)和吸收氣室既可以保證光與氣體相互作用的長度，又可以將光纖盤繞成較小尺寸，能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、體積緊湊等特點(diǎn)，但其響應(yīng)時(shí)間受到較長進(jìn)氣時(shí)間的限制。

在實(shí)際氣體測(cè)量應(yīng)用中，往往要求傳感器同時(shí)具有高探測(cè)靈敏度和快速響應(yīng)的特點(diǎn)，如呼吸檢測(cè)，電力系統(tǒng)故障氣體檢測(cè)等，而使用上述氣室很難同時(shí)滿足氣體傳感器高探測(cè)靈敏度和快速響應(yīng)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前直接吸收型光纖氣體測(cè)量裝置在測(cè)量過程中，探測(cè)靈敏度不高以及無法快速響應(yīng)等問題，本發(fā)明提供了一種法布里-珀羅諧振腔光纖傳感器。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：一種法布里-珀羅諧振腔光纖傳感器，包括軸心在同一條直線上且依次排布的第一標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯、第二標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯、第三標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯、第四標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯；

所述第一標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯和所述第二標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯通過第一套管實(shí)現(xiàn)套接，所述第三標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯和第四標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯通過第二套管實(shí)現(xiàn)套接；

還包括插接于所述第一標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯的第一單模光纖，插接于所述第四標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯的第二單模光纖及一端插接于所述第二標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯另一端插接于第三標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯的空芯光子帶隙光纖；所述第一單模光纖、第二單模光纖及空芯光子帶隙光纖與所述第一標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯均共軸；

所述第一單模光纖插接于所述第一標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯的內(nèi)徑里，并與所述第一標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯靠近所述第二標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯的端面齊平；

在所述第一單模光纖靠近所述第二標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯的端面以及所述第一標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯靠近所述第二標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯的端面上均鍍覆有第一介質(zhì)膜；與所述第一介質(zhì)膜正相對(duì)的所述第二標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯的端面到所述第一介質(zhì)膜的距離大于0而小于1μm；

所述第二單模光纖插接于所述第四標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯的內(nèi)徑里，并與所述第四標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯靠近所述第三標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯的端面齊平；

在所述第二單模光纖靠近所述第三標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯的端面以及所述第四標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯靠近所述第三標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯的端面上均鍍覆有第二介質(zhì)膜；與所述第二介質(zhì)膜正相對(duì)的所述第三標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯的端面到所述第二介質(zhì)膜的距離大于0而小于1μm；

所述空芯光子帶隙光纖的一端與所述第二標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯靠近所述第一標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯的端面齊平，另一端與所述第三標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯靠近所述第四標(biāo)準(zhǔn)光纖陶瓷插芯的端面齊平。