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专利号: 202310262335X
申请人: 曲阜师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2026-10-13
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于微纳光纤的色散诱导超灵敏气体传感器,其特征在于:包括第一激光器(1)、马赫-曾德尔干涉仪、第二激光器(6)和信号处理系统(7),所述马赫-曾德尔干涉仪包括光纤耦合器、微纳光纤(4)和光纤准直器,所述光纤耦合器包括第一光纤耦合器(2)和第二光纤耦合器(8),所述微纳光纤(4)位于马赫-曾德尔干涉仪的传感臂,所述光纤准直器连接第一光纤耦合器(2)和第二光纤耦合器(8),所述第一激光器(1)连接第一光纤耦合器(2),所述第二激光器(6)连接微纳光纤(4),所述第二光纤耦合器(8)连接信号处理系统(7),所述马赫-曾德尔干涉仪内设有气室(10),所述微纳光纤(4)设置在气室(10)中,气室(10)中装有待测气体,所述第一激光器(1)用于产生探测光,所述第二激光器(6)用于产生泵浦光,所述微纳光纤(4)的外部连接有光波定向传输器件,所述待测气体吸收泵浦光产生光热效应,使微纳光纤(4)的折射率发生变化,进而引起马赫-曾德尔干涉仪的条纹发生漂移,利用信号处理系统(7)分析条纹漂移,实现对待测气体的检测;所述的马赫-曾德尔干涉仪内还设有光纤延迟线(12),所述光纤延迟线(12)对于第一激光器(1)的波长为单模光纤;所述的光纤准直器包括第一光纤准直器(11)和第二光纤准直器(9),所述第一光纤准直器(11)能够对第一激光器(1)出射波长的光准直,所述第二光纤准直器(9)能够把第一光纤准直器(11)出射的光耦合进光纤连接回路中;第一光纤准直器(11)和第二光纤准直器(9)之间的距离为可调节式,通过调节第一光纤准直器(11)和第二光纤准直器(9)之间的距离使得所述马赫-曾德尔干涉仪的干涉条纹发生分裂,产生两个干涉条纹具有相同干涉级的现象。

2.根据权利要求1所述的基于微纳光纤的色散诱导超灵敏气体传感器,其特征在于:所述的光波定向传输器件为波分复用器,所述波分复用器包括第一波分复用器(3)和第二波分复用器(5),第一波分复用器(3)与所述第一光纤耦合器(2)以及微纳光纤(4)连接,第二波分复用器(5)与所述微纳光纤(4)、第二激光器(6)以及第二光纤耦合器(8)连接,所述第一波分复用器(3)用于实现第二激光器(6)的泵浦光不入射到第一激光器(1),所述第二波分复用器(5)用于实现第一激光器(1)的探测光不入射到第二激光器(6)。

3.根据权利要求1所述的基于微纳光纤的色散诱导超灵敏气体传感器,其特征在于:所述的光波定向传输器件为光环形器。

4.根据权利要求1所述的基于微纳光纤的色散诱导超灵敏气体传感器,其特征在于:所述的第一光纤准直器(11)和第二光纤准直器(9)的端面镀有增透膜。

5.根据权利要求1所述的基于微纳光纤的色散诱导超灵敏气体传感器,其特征在于:所述的微纳光纤(4)对于第一激光器(1)的波长为单模光纤。

6.根据权利要求1所述的基于微纳光纤的色散诱导超灵敏气体传感器,其特征在于:所述的第一激光器(1)、马赫-曾德尔干涉仪、第二激光器(6)、信号处理系统(7)之间通过单模光纤连接。

7.一种如权利要求1-6任一所述的基于微纳光纤的色散诱导超灵敏气体传感器的检测方法,其特征在于:所述的方法包括以下步骤:

S1:通过调节所述第一光纤准直器(11)和第二光纤准直器(9)两端面间距,使所述马赫-曾德尔干涉仪的干涉条纹发生分裂,靠近条纹分裂临界波长的干涉条纹对所述微纳光纤(4)的折射率变化具有超高的响应灵敏度;

S2:微纳光纤(4)的周围为待测气体,待测气体吸收第二激光器(6)的泵浦光,产生光热效应,进而引起微纳光纤(4)的折射率变化;

S3:微纳光纤(4)的折射率变化引起所述马赫-曾德尔干涉仪的条纹漂移;

S4:利用所述信号处理系统(7)分析马赫-曾德尔干涉仪的条纹漂移,实现对待测气体的检测。