[發明專利]基于環形腔衰蕩光譜技術增敏的Sagnac干涉型氣體傳感器

在審

• 申請號: 201910043956.2
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109520952A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 楊玉強;姜久興;李林軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/45;G01N21/01
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 李曉敏

1.基于環形腔衰蕩光譜技術增敏的Sagnac干涉型氣體傳感器，其特征在于：包括探測激光器、偏振器、電光調制器、隔離器I、泵浦激光器、隔離器II、光電探測器、示波器和環形衰蕩腔；

所述環形衰蕩腔由Sagnac干涉計、環形器、濾波器、光纖放大器EDFA、耦合器III、耦合器II順時針依次連接構成；所述Sagnac干涉計包括保偏空芯光子晶體光纖和耦合器I；

所述探測激光器、偏振器、電光調制器、隔離器I與耦合器II依次連接；所述泵浦激光器、隔離器II與環形器依次連接；所述耦合器III、光電探測器與示波器依次連接；

探測光的光學路徑為：探測光由探測激光器發出，依次經過偏振器、電光調制器、隔離器I、耦合器II、耦合器I、保偏空芯光子晶體光纖、耦合器I、環形器、濾波器、光纖放大器EDFA進入耦合器III；經耦合器III部分脈沖信號光輸出至光電探測器后進入示波器；經耦合器III分光的另一部分光進入環形衰蕩腔多次循環，每次的循環中，一部分脈沖信號光通過耦合器III輸出，并被光電探測器接收，其余部分繼續在環形腔中衰蕩損耗；

泵浦光的光學路徑為：泵浦光由泵浦激光器發出，依次經過隔離器II、環形器，然后進入Sagnac干涉計。

2.根據權利要求1所述的基于環形腔衰蕩光譜技術增敏的Sagnac干涉型氣體傳感器，其特征在于：所述保偏空芯光子晶體光纖的長度為0.5-5米，保偏空芯光子晶體光纖的兩端分別與單模光纖熔接，保偏空芯光子晶體光纖的直徑與單模光纖相同均為125微米。

3.根據權利要求2所述的基于環形腔衰蕩光譜技術增敏的Sagnac干涉型氣體傳感器，其特征在于：保偏空芯光子晶體光纖的纖芯為空氣，纖芯直徑為10-30微米；保偏空芯光子晶體光纖的側面有多個開孔，開孔的直徑為5-20微米，開孔的密度為10-100個/米。

4.根據權利要求1、2或3所述的基于環形腔衰蕩光譜技術增敏的Sagnac干涉型氣體傳感器，其特征在于：所述耦合器I的分光比為50：50，光束由耦合器I進入Saganc干涉計后，探測光分成兩束光，兩束光在Sagnac環內沿相反的方向傳輸，然后經耦合器I合成一束光，實現干涉。

5.根據權利要求4所述的基于環形腔衰蕩光譜技術增敏的Sagnac干涉型氣體傳感器，其特征在于：所述泵浦激光器和探測激光器均為窄帶DFB激光器，泵浦激光器的波長與被測氣體的吸收峰重合，探測激光器的波長與被測氣體的吸收谷重合。

6.根據權利要求5所述的基于環形腔衰蕩光譜技術增敏的Sagnac干涉型氣體傳感器，其特征在于：所述耦合器II和耦合器III的分光比為10：90；探測激光器發出的連續光被電光調制器調制后變為脈沖探測光，脈沖探測光進入環形衰蕩腔內并在其內循環多次，直至損耗消失，每次的循環中，部分脈沖信號光通過耦合器III的10％端輸出，并被光電探測器接收，其余部分繼續在環形腔中衰蕩損耗。