[發(fā)明專利]一種氣體折射率的測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711121495.3
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107941754B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧平
• 申請（專利權(quán)）人: 陳志忠
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 蘇州潤桐嘉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32261
• 代理人: 趙麗麗

本發(fā)明公開了一種基于氣體折射率測量裝置的測量方法，該裝置包括寬譜光源、電光調(diào)制器和計算器，寬譜光源輸出端連接第一光纖耦合器，第一光纖耦合器的一個輸出端與氣體測量池連接，氣體測量池的輸出光和第一光纖耦合器的輸出光經(jīng)過第二光纖耦合器合束，第一光纖耦合器、氣體測量池和第二光纖耦合器構(gòu)成一個馬赫曾德干涉儀，馬赫曾德干涉儀的輸出端連接電光調(diào)制器，電光調(diào)制器輸出的調(diào)制信號經(jīng)過色散光纖后入射到高速光電探測器上，高速光電探測器將光信號裝換成微波信號并通過低噪放放大，低噪放輸出端連接微波功分器；本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)高精度折射率的測量，同時也適用于測量透明液體和固體的折射率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測量方法，具體為一種氣體折射率的測量方法。

背景技術(shù)

折射率是光在真空(因為在空氣中與在真空中的傳播速度差不多，所以一般用在空氣的傳播速度)中的速度與光在該材料中的速度之比率。材料的折射率越高，使入射光發(fā)生折射的能力也就越強(qiáng)。折射率越高，鏡片越薄，即鏡片中心厚度相同，相同度數(shù)同種材料，折射率高的比折射率低的鏡片邊緣更薄。折射率與介質(zhì)的電磁性質(zhì)密切相關(guān)，折射率是表征物質(zhì)光學(xué)物質(zhì)特性的基本物理量，該參數(shù)是決定物質(zhì)合成、制造和在各領(lǐng)域中應(yīng)用的重要條件。

目前氣體折射率的測量方法有光干涉法、表面等離子提共振法、光纖傳感方法和臨界角法，這些方法往往存在測量分辨率不高的缺陷，不能滿足精確測量的要求，因此本發(fā)明提出一種新的基于微波光子技術(shù)的微波氣體折射率測量方法，已解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有氣體折射率測量裝置測量分辨率不高的缺陷，提供一種氣體折射率的測量裝置，從而解決上述問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明為一種氣體折射率的測量裝置，包括寬譜光源、電光調(diào)制器和計算器，寬譜光源輸出端連接第一光纖耦合器，第一光纖耦合器的一個輸出端與氣體測量池連接，氣體測量池的輸出光和第一光纖耦合器的輸出光經(jīng)過第二光纖耦合器合束，第一光纖耦合器、氣體測量池和第二光纖耦合器構(gòu)成一個馬赫曾德干涉儀，馬赫曾德干涉儀的輸出端連接電光調(diào)制器，電光調(diào)制器輸出的調(diào)制信號經(jīng)過色散光纖后入射到高速光電探測器上，高速光電探測器將光信號裝換成微波信號并通過低噪放放大，低噪放輸出端連接微波功分器，微波功分器將一部分微波信號注入到電光調(diào)制器中，同時將另一部分微波信號輸入頻譜儀，頻譜儀末端連接計算機(jī)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，電光調(diào)制器、色散光纖、高速光電探測器、低噪放和微波功分器組成光電振蕩器環(huán)路，且光電振蕩器環(huán)路輸入端與馬赫曾德干涉儀的輸出端相連接，能夠?qū)ⅠR赫曾德干涉儀輸出端產(chǎn)生的正弦梳狀譜注入光電振蕩器環(huán)路中，并通過光電振蕩器環(huán)路產(chǎn)生微波信號。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，氣體測量池包括左自聚焦透鏡、右自聚焦透鏡和進(jìn)氣閥，兩個自聚焦透鏡之間的距離為d，且各器件都密封安裝在氣體測量池的鋁外殼中，通過在氣體測量池中注入待測氣體導(dǎo)致馬赫曾德干涉儀光程差的改變，從而改變光電振蕩器輸出的微波信號的中心頻率，根據(jù)微波信號中心頻率的變化量來得到待測氣體的折射率。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，寬譜光源可采用高斯型或矩形光源作為發(fā)射光源，使得光源發(fā)射裝置的選擇性更高。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：本發(fā)明為一種氣體折射率的測量裝置，通過第一光纖耦合器，氣體測量池和第二光纖耦合器構(gòu)成馬赫曾德干涉儀，使得寬譜光源經(jīng)該干涉儀后，當(dāng)干涉儀兩臂光程差在光源相干范圍內(nèi)時，在干涉儀的輸出端將產(chǎn)生干涉條紋，該干涉條紋在頻域上為一正弦梳狀譜；通過電光調(diào)制器，色散光纖，高速光電探測器，低噪放和微波功分器構(gòu)成光電振蕩器環(huán)路，將光信號裝換成微波信號并測量輸出微波信號的中心頻率；通過設(shè)置的氣體測量池，能夠改變馬赫曾德干涉儀光程差，從而改變光電振蕩器輸出的微波信號的中心頻率，根據(jù)微波信號中心頻率的變化量來得到待測氣體的折射率；本發(fā)明提出的測試原理和方法可實(shí)現(xiàn)高精度折射率的測量，同時也適用于測量透明液體和固體的折射率。

附圖說明