[發(fā)明專利]一種馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的新型紫外光強(qiáng)探測器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810456890.5
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108645511A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳杰云;李青;陳開鑫;鄧國偉;鄭建成
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01J1/00
• 分類號: G01J1/00;G01J1/02;G01J3/02;G01J3/45;G01J3/14
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發(fā)明公開一種馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的新型紫外光強(qiáng)探測器，包括：輸入波導(dǎo)、輸出波導(dǎo)、參考臂、傳感臂、第一波導(dǎo)結(jié)構(gòu)以及第二波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；光進(jìn)入輸入波導(dǎo)激發(fā)出第一基模光波，第一基模光波經(jīng)第一波導(dǎo)結(jié)構(gòu)后激發(fā)出兩束相位相同的第二基模光波，第二基模光波分別經(jīng)參考臂、傳感臂傳輸至第二波導(dǎo)結(jié)構(gòu)處匯合，匯合后的兩束光波在輸出波導(dǎo)中發(fā)生干涉，然后輸出；本發(fā)明以折射率傳感為原理，建立紫外光強(qiáng)與干涉光譜之間的對應(yīng)關(guān)系，檢測外界環(huán)境中的紫外光強(qiáng)度，并且本發(fā)明的探測器結(jié)構(gòu)簡單易于集成實(shí)現(xiàn)手持式檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光波導(dǎo)傳感領(lǐng)域，特別涉及一種新型波導(dǎo)傳感器技術(shù)。

背景技術(shù)

在進(jìn)入信息社會的今天，人們對信息的提取、處理和傳輸?shù)囊蟾悠惹小鞲屑夹g(shù)作為一門隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展而迅猛發(fā)展的科學(xué)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于人類的社會生產(chǎn)和科學(xué)研究中，起著越來越重要的作用，成為國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的一項(xiàng)重要技術(shù)。目前，傳感技術(shù)已經(jīng)滲透到工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、海洋探測、宇宙開發(fā)等領(lǐng)域。在我們的生活中處處使用著各種各樣的傳感器，例如空調(diào)遙控器使用紅外傳感器，電冰箱使用了溫度傳感器，汽車使用了速度、壓力、油量、爆震傳感器。而且，傳感器在基礎(chǔ)科學(xué)研究和高新技術(shù)領(lǐng)域的開發(fā)過程中具有重要的應(yīng)用，尤其在超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場、超弱磁場等條件下，迫切需要適應(yīng)各種極限環(huán)境的高靈敏度、高可靠性能的傳感器。

光學(xué)傳感器的發(fā)展?jié)M足了這方面的需求。光學(xué)傳感器能夠抗電磁干擾，靈敏度較高，器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活多樣，材料眾多。光學(xué)傳感器在溫度、壓力、磁場等環(huán)境條件變化下，會引起光波參量，如強(qiáng)度、相位、頻率、偏振態(tài)等的變化。因此近幾十年來，光學(xué)傳感器已經(jīng)逐漸成為光學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物、化學(xué)、材料學(xué)等領(lǐng)域的重點(diǎn)研究對象。根據(jù)傳感對象的不同，可以將光學(xué)傳感器分為主要針對溫度、速度、應(yīng)力、加速度等物理參量的光物理學(xué)傳感器，主要針對液體濃度、氣體濃度、離子濃度等化學(xué)參量的光化學(xué)傳感器，主要針對有機(jī)大分子含量、蛋白特異性等生物參量的光生物傳感器。根據(jù)光學(xué)傳感器的傳感機(jī)理主要可以分為兩類傳感器，一類是標(biāo)記型光生化傳感器，這類傳感器需要向待檢測的液體、氣體中添加受激發(fā)物質(zhì)，再通過探測待檢測對象的發(fā)光強(qiáng)度或光譜特征來分析物質(zhì)特性。另一類則是免標(biāo)記型光生化傳感器，這類傳感器無需向待檢測物中引入標(biāo)記物質(zhì)，避免了污染或影響待檢測物質(zhì)活性的可能。而且免標(biāo)記方法省去標(biāo)定過程，可以實(shí)時觀察分析待檢測物質(zhì)的特征參量。

紫外光傳感器在環(huán)境檢測、軍事、醫(yī)療等方面具有重要作用。在環(huán)境檢測領(lǐng)域，可以使用紫外光傳感器對環(huán)境污染、氣體進(jìn)行監(jiān)測。在軍事領(lǐng)域，可以用來對飛行目標(biāo)尾焰中的紫外輻射進(jìn)行檢測，彌補(bǔ)雷達(dá)探測的疏漏。在醫(yī)療領(lǐng)域，波長在320nm-400nm的紫外光能夠穿透大部分透明玻璃。照射到皮膚上容易破壞皮膚的彈性纖維和膠原蛋白纖維，長期照射皮膚會被曬黑。因此，紫外光傳感對于人類的生存和發(fā)展具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的紫外光探測器多數(shù)都是基于電學(xué)傳感，需要加載電源，在一些特殊場合比如電磁干擾嚴(yán)重的環(huán)境下電學(xué)傳感器無法使用或器件測試誤差太大，而傳統(tǒng)光學(xué)傳感手段如紫外或熒光測試所需的設(shè)備體積較大；針對以上問題，本發(fā)明提出了一種馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的新型紫外光強(qiáng)探測器，以折射率傳感為原理，具有響應(yīng)速度快，抗電磁干擾的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的新型紫外光強(qiáng)探測器，包括：輸入波導(dǎo)、輸出波導(dǎo)、參考臂、傳感臂、第一波導(dǎo)結(jié)構(gòu)以及第二波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；光進(jìn)入輸入波導(dǎo)激發(fā)出第一基模光波，第一基模光波經(jīng)第一波導(dǎo)結(jié)構(gòu)后激發(fā)出兩束相位相同的第二基模光波，第二基模光波分別經(jīng)參考臂、傳感臂傳輸至第二波導(dǎo)結(jié)構(gòu)處匯合，匯合后的兩束光波在輸出波導(dǎo)中發(fā)生干涉，然后輸出；

所述傳感臂上包層材料為紫外敏感材料。

進(jìn)一步地，所述紫外光敏感材料的折射率大小隨紫外光照射時間成正比。