[發明專利]基于倏逝場的氣體檢測裝置、基于倏逝場的氣體檢測方法

在審

• 申請號: 201910505891.9
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110095467A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 曾祥龍;劉洪剛;郭安波;俞驍
• 申請（專利權）人: 蘇州諾聯芯電子科技有限公司
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N21/41;G01N21/55;G01N21/31;G01N21/01
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產權代理事務所(普通合伙) 32235
• 代理人: 孫鳳

本發明提供一種基于倏逝場的氣體檢測裝置及基于倏逝場的氣體檢測方法，基于倏逝場的氣體檢測裝置，包括激光器、氣體傳感單元、濾波放大器、鎖相放大器，所述氣體傳感單元包括光波導、將所述光波導輸出的光轉換為電信號的光電探測器；所述光波導包括傳感區、設于所述傳感區的諧振腔，所述諧振腔的諧振波長與目標氣體的吸收波長一致；滿足諧振要求的光進入所述諧振腔內后，被局限于所述諧振腔內，經過多次循環反射，在光未被輻射出諧振腔前，由于諧振腔的諧振干涉作用能夠增大在所述諧振腔內的光的強度以及吸收光程，提高目標氣體濃度檢測的精度和靈敏度。

技術領域

本發明涉及光纖氣體傳感領域，尤其涉及一種能夠提高目標氣體濃度檢測精度與靈敏度的基于倏逝場的氣體檢測裝置、基于倏逝場的氣體檢測方法。

背景技術

光纖倏逝場傳感器早在上世紀80年代就已經提出，發展到現在也早已應用于痕量氣體探測上，而痕量氣體探測在工業、農業以及環境監測方面都發揮著十分重要的作用。

光纖傳感器由于其多方面的優點，例如結構比較緊湊、易于集成光纖網絡、抗電磁干擾性能好、成本低等，日益受到關注。現有的基于光纖傳感器的氣體檢測裝置中，都不能通過有效的增加光纖對目標氣體作用的光的強度和吸收光程等增加吸收效果以提高目標氣體濃度檢測精度。

有鑒于此，有必要提供一種改進的基于倏逝場的氣體檢測裝置、基于倏逝場的氣體檢測方法以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠提高目標氣體濃度檢測精度與靈敏度的基于倏逝場的氣體檢測裝置、基于倏逝場的氣體檢測方法。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：一種基于倏逝場的氣體檢測裝置，包括激光器、氣體傳感單元、濾波放大器、鎖相放大器，所述氣體傳感單元包括光波導、將所述光波導輸出的光轉換為電信號的光電探測器；其特征在于：所述光波導包括傳感區、設于所述傳感區的諧振腔，所述諧振腔的諧振波長與目標氣體的吸收波長一致。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述光波導為光纖，所述傳感區為設于所述光纖上的拉錐區。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述諧振腔為由至少部分所述拉錐區形成的環形結。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述拉錐區具有涂覆于光纖表面以將所述光纖內部的光轉移至外部的吸收材料。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述氣體傳感單元還包括光波導支架，所述光波導支架包括一對相對且間隔設置的半圓柱筒、連接一對所述半圓柱筒的連接板，所述連接板的寬度小于所述半圓柱筒的寬度；所述光波導呈螺旋狀纏繞于一對所述半圓柱筒上。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述光波導為光纖，所述傳感區為設于所述光纖上的拉錐區；每一圈所述光纖上均設有所述拉錐區，且所述拉錐區與所述光波導支架之間具有間隙。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述光波導為條形光波導，所述諧振腔由光刻或圖案化形成。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述激光器為調諧調制激光器。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述基于倏逝場的氣體檢測裝置還包括用以封裝所述氣體傳感單元的封閉管。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述基于倏逝場的氣體檢測裝置還包括位于所述激光器與所述氣體傳感單元之間的增益光纖。

為進一步實現上述發明目的，本發明還提供一種基于倏逝場的氣體檢測方法，包括如下步驟：

激光器發射出波長范圍覆蓋目標氣體的吸收波長的光，并將所述光輸至氣體傳感單元中的傳感區，產生倏逝場，所述傳感區的諧振腔的諧振波長與目標氣體的吸收波長一致；

目標氣體與倏逝場相互作用，吸收光；