一种基于光纤光栅微腔的MZI氢气传感器

摘要

一种基于光纤光栅微腔的MZI氢气传感器，其特征包括：宽带光源，单模传输光纤，镀有Pt/WO₃膜的光纤光栅微腔传感头，气室，光谱仪；所述镀有Pt/WO₃膜的光纤光栅微腔MZI传感头由光纤光栅、微腔、Pt/WO₃膜构成；氢气作用于Pt/WO₃膜，Pt/WO₃膜折射率会发生变化，从而使得透射波相位发生改变，进而影响干涉谱的变化，通过检测干涉谱变化，可以实现高灵敏度的氢气浓度的测量。然而在Pt/WO₃膜与氢气发生反应过程中，环境温度可能会发生变化，对测量结果的精确度造成影响。由于光纤光栅的存在，在测量氢气浓度的同时可以监测环境温度对测量结果的影响，能够消除环境温度对测量结果的影响。本实用新型提出一种结构紧凑，可以提高测量精确度与灵敏度的基于光纤光栅微腔的MZI氢气传感器。

主权项

一种基于光纤光栅微腔的MZI氢气传感器，其特征在于：由宽带光源，单模传输光纤，镀有Pt/WO₃膜的光纤光栅微腔MZI传感头，气室，光谱仪构成传感测量系统；宽带光源的输出端与单模传输光纤相连，单模传输光纤与处于气室内的镀有Pt/WO₃膜的光纤光栅微腔MZI传感头的输入端相连，镀有Pt/WO₃膜的光纤光栅微腔MZI传感头的输出端与单模传输光纤相连，单模传输光纤与光谱仪相连；所述光纤光栅微腔MZI氢气传感头由光纤光栅、Pt/WO₃膜和微腔组成，将微腔加工在光纤光栅栅区中间位置，光纤光栅使用布拉格光纤光栅，微腔的宽度在35μm～45μm之间，深度在58.4μm～66.6μm之间，形成MZI结构，Pt/WO₃膜的厚度在100nm～120nm之间；随着氢气浓度的变化，Pt/WO₃膜与氢气发生反应，使膜的折射率发生变化，在此结构中，特定波长的光被反射，在透射光中一部分光沿着纤芯传播，另一部分光通过Pt/WO₃膜和微腔，因此，这两部分光之间存在相位差，会形成干涉条纹，通过检测干涉波长的漂移量，可以实现高灵敏度的氢气浓度测量；光谱仪作为信号解调部分。