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原文传递一种温度补偿的光子晶体光纤甲烷传感装置

专利名称：	一种温度补偿的光子晶体光纤甲烷传感装置
摘要：	本发明提出一种温度补偿的光子晶体光纤甲烷传感装置，其光纤包层由石英和正六边形规则排列的空气孔组成，最内层为6个涂覆甲烷敏感薄膜的大孔，第二层空气孔中选择上、下两气孔并填充特定负折射率温度系数材料。其测量相关装置包括光源部分、甲烷传感器部分及解调部分。该传感器结合气敏薄膜等效折射率方法与定向耦合技术，显著提高了甲烷传感灵敏度。通过在光纤包层选择填充液体材料引入的缺陷通道导致纤芯模损耗光谱上形成左、右两个损耗峰，有效增加了传感的自由度。利用双参量矩阵方法，可解决甲烷‑温度交叉敏感难题，实现温度补偿的甲烷检测。结果显示：随着甲烷浓度的增加，Y偏振纤芯模损耗峰发生明显蓝移，左峰的甲烷灵敏度高达‑22.78nm/%，右峰的甲烷灵敏度可达‑20.63nm/%。该传感装置由于其灵敏度高、尺寸小、无交叉敏感、易于实现等优点，适用于多领域的甲烷浓度精确测量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	刘海;陈灿灿;王晴;张砚曾;程德强;白冰冰;陈聪;邵齐元;王浩然;张文
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910405866.3
公开号：	CN110132894A
分类号：	G01N21/41(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	221116 江苏省徐州市铜山区大学路1号
主权项：	1.一种温度补偿的光子晶体光纤甲烷传感装置，其特征在于：包层空气孔呈正六边形分布(5)，内层大尺寸气孔(6)涂覆甲烷敏感薄膜(7)，第二层中选择上孔(8)和下孔(9)填充特定负折射率温度系数材料。 2.根据权利要求1所述的一种温度补偿的光子晶体光纤甲烷传感装置，其特征在于：由光源部分(1)、甲烷传感器部分(2)、解调部分(3)组成；光源部分利用单模光纤将宽带光源的光波信号导入甲烷传感器中，甲烷传感器部分用于对光信号进行调制，解调部分采用光谱分析仪输出经甲烷传感器调制后的光波信号；光源部分采用的光纤为第一段单模光纤，甲烷传感器部分所用光纤为特殊设计的光子晶体光纤，解调部分采用的光纤为第二段单模光纤。 3.根据权利要求1所述的一种温度补偿的光子晶体光纤甲烷传感装置，其特征在于：传感器直径为29μm，其包层空气孔直径为1.4μm，晶格周期为3.2μm；内层大孔直径为2.8μm，大孔内侧涂覆甲烷敏感薄膜，厚度为300nm；第二层中上填充孔直径为1.2μm，下填充孔直径为1.45μm；传感器长度为5~10cm。 4.根据权利要求1所述的一种温度补偿的光子晶体光纤甲烷传感装置，其特征在于：通过在纤芯附近引入涂覆有甲烷敏感薄膜的大孔影响模式间的耦合，增大甲烷的传感灵敏度；在包层中选择上、下两气孔并填充功能材料引入缺陷通道，增加传感自由度，实现一种温度补偿的高灵敏甲烷传感器；纤芯模损耗光谱中分别在1301.7nm和1529.5nm处形成损耗峰。 5.根据权利要求1所述的一种温度补偿的光子晶体光纤甲烷传感装置，其特征在于：其内层空气孔涂覆甲烷敏感薄膜，当甲烷浓度为0%时，折射率为1.448；第二层空气孔中选择上、下两气孔并填充特定负折射率温度系数材料，其在温度为20℃时折射率为1.4153。
所属类别：	发明专利