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原文传递基于包层涂覆敏感膜的迈克尔逊干涉式硫化氢传感器

专利名称：	基于包层涂覆敏感膜的迈克尔逊干涉式硫化氢传感器
摘要：	本发明公开了基于光纤包层涂覆敏感膜的光纤迈克尔逊干涉式硫化氢气敏传感器，将无截止波长光子晶体光纤两端分别与单模光纤端面进行熔接，靠近光源一端进行熔接拉锥，使得塌陷层较长并加强干涉，另一端正常熔接形成塌陷层并将单模光纤另一端连接法拉第旋光镜，从而形成迈克尔逊结构的传感器。将Cu/rGO敏感膜包覆于光子晶体光纤包层，本发明提供的传感器对硫化氢气体有明显的选择性，在硫化氢气体浓度为0‑70ppm范围内，随着被测气体浓度不断增大，其干涉光谱呈现明显红移，且线性度较好,其响应恢复时间分别为70s和88s。该传感器成本低、灵敏度高、选择性强、结构简单，适用于低浓度硫化氢气体灵敏性探测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆理工大学
发明人：	冯文林;罗太明;杨晓占;余佳浩;刘绍殿
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910302334.7
公开号：	CN109991192A
代理机构：	重庆航图知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	胡小龙
分类号：	G01N21/45(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	400054 重庆市巴南区红光大道69号
主权项：	1.基于包层涂覆敏感膜的迈克尔逊干涉式硫化氢传感器，其特征在于：包括第一单模光纤、光子晶体光纤、第二单模光纤、敏感膜和旋光镜；所述光子晶体光纤的一端熔接第一单模光纤；所述光子晶体光纤的另一端熔接第二单模光纤；所述敏感膜涂覆于光子晶体光纤的包层上；所述第二单模光纤的另一端连接旋光镜。 2.如权利要求1所述的基于包层涂覆敏感膜的迈克尔逊干涉式硫化氢传感器，其特征在于：所述光子晶体光纤与第一单模光纤之间采用拉锥熔接方式连接，以适于形成作为功率耦合器的锥形结构。 3.如权利要求1所述的基于包层涂覆敏感膜的迈克尔逊干涉式硫化氢传感器，其特征在于：所述敏感膜为Cu/rGO敏感膜。 4.如权利要求1所述的基于包层涂覆敏感膜的迈克尔逊干涉式硫化氢传感器，其特征在于：所述旋光镜将穿过包层光和纤芯光反射在锥形结构，以适于耦合回光子晶体光纤的纤芯中。 5.如权利要求1所述的基于包层涂覆敏感膜的迈克尔逊干涉式硫化氢传感器，其特征在于：所述光子晶体光纤为无截止波长光子晶体光纤。 6.如权利要求1所述的基于包层涂覆敏感膜的迈克尔逊干涉式硫化氢传感器，其特征在于：所述Cu/rGO敏感膜包覆层按照以下步骤进行制作，具体步骤如下： ①将适量的氧化石墨烯水分散液放入到异丙醇和过氧化氢溶液中混合均匀分散，得到GO混合溶液； ②将适量纳米铜水分散液加入到异丙醇中超声分散，得到纳米Cu混合溶液； ③将熔接好的PCF浸没在GO混合溶液中一段时间后，取出用热空气干燥，再浸没在纳米Cu溶液中一段时间后，取出干燥，重复操作，直到在PCF外包覆上Cu/rGO复合膜； ④将包覆好的光纤置于预设温度环境中并静置一段时间后，转移到真空冷冻干燥机中干燥后取出； ⑤将干燥好的光纤放入马弗炉中氮气煅烧，使得氧化石墨烯在高温下还原。 7.如权利要求1所述的基于包层涂覆敏感膜的迈克尔逊干涉式硫化氢传感器，其特征在于：所述光子晶体光纤与第一单模光纤之间的拉锥熔接方式具体按照以下步骤来实现：步骤1：选取一段长度合适的光子晶体光纤和第一单模光纤；步骤2：将两光纤端面附近涂覆层除去，用光纤切割刀切割出平整端面；步骤3：将切割好的端面放入光纤熔接机，熔接机设置为两次放电；步骤4：设置清洁放电时长、首次预熔时间、再次熔化时间、期间自动放电时间，以保持其熔化状态；步骤5：待光纤端面熔化完成，对准两光纤并推进预设长度，再往回拉伸；步骤6：将光子晶体光纤另一端面与第二单模光纤重复步骤2，重复步骤3、4减少预熔放电时间，重复步骤5，直至拉伸距离到预设值。 8.如权利要求7所述的基于包层涂覆敏感膜的迈克尔逊干涉式硫化氢传感器，其特征在于：所述步骤4中的清洁放电时长为150-250ms，首次预熔时间为800-1200ms，再次熔化时间为1800-2200ms，期间自动放电时间为1200-1700ms。 9.一种Cu/rGO敏感膜的制备方法，其特征在于：具体步骤如下： ①将适量的氧化石墨烯水分散液放入到异丙醇和过氧化氢溶液中混合均匀分散，得到GO混合溶液； ②将适量纳米铜水分散液加入到异丙醇中超声分散，得到纳米Cu混合溶液； ③将熔接好的PCF浸没在GO混合溶液中一段时间后，取出用热空气干燥，再浸没在纳米Cu溶液中一段时间后，取出干燥，重复操作，直到在PCF外包覆上Cu/rGO复合膜； ④将包覆好的光纤置于预设温度环境中并静置一段时间后，转移到真空冷冻干燥机中干燥后取出； ⑤将干燥好的光纤放入马弗炉中氮气煅烧，使得氧化石墨烯在高温下还原。 10.如权利要求9所述的Cu/rGO敏感膜的制备方法，其特征在于：所述预设温度环境为-25C°至-15C°环境。
所属类别：	发明专利