• 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03
    • / 6
    • 下载费用:30 金币  

    重庆时时彩下载哪个好: 一种基于偏振光干涉的保偏光子晶体光纤氢气传感器.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201610185087.3

    申请日:

    2016.03.29

    公开号:

    CN105606536A

    公开日:

    2016.05.25

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||著录事项变更IPC(主分类):G01N 21/21变更事项:申请人变更前:中国计量学院变更后:中国计量大学变更事项:地址变更前:310018 浙江省杭州市下沙高教园区学源街258号变更后:310018 浙江省杭州市下沙高教园区学源街258号|||实质审查的生效IPC(主分类):G01N 21/21申请日:20160329|||公开
    IPC分类号: G01N21/21 主分类号: G01N21/21
    申请人: 中国计量学院
    发明人: 包立峰; 沈常宇; 姚宇竹
    地址: 310018 浙江省杭州市下沙高教园区学源街258号
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610185087.3

    授权公告号:

    |||||||||

    法律状态公告日:

    2018.04.27|||2018.02.16|||2016.06.22|||2016.05.25

    法律状态类型:

    授权|||著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种基于部分偏振光干涉的保偏光子晶体光纤氢气传感器,由宽带光源,传输光纤,偏振控制器,PM-PCF,Pd/Ag氢敏感膜,二维光纤夹具,恒温气室,光谱仪组成??泶庠捶⑸涞墓馐ü窨刂破鞯髡裉笕肷銹M-PCF,PM-PCF的慢轴外侧均匀溅射Pd/Ag氢敏感膜并覆盖了外周的二分之一。光纤表面镀膜分布沿轴向不对称导致Pd/Ag氢敏感膜吸氢膨胀对快慢轴双折射造成的影响不同,慢轴光的偏振方向和相位发生改变,而快轴光状态保持不变。两个传输模式在传输光纤内发生干涉,光谱被光谱仪接收。Pd/Ag氢敏感膜对氢气非常敏感,因此干涉光谱漂移量能精确反映环境氢气浓度。该发明结构简单,灵敏度高,温度漂移小,为氢气浓度在线监测提供了切实可行的方案。

    权利要求书

    1.一种基于偏振光干涉的保偏光子晶体光纤氢气传感器,其特征在于:由宽带光源
    (1),传输光纤(2),偏振控制器(3),PM-PCF(4),Pd/Ag氢敏感膜(5),二维光纤夹具(6),恒温
    气室(7),光谱仪(8)组成;宽带光源(1)通过传输光纤(2)连接至偏振控制器(3),偏振控制
    器(3)由一个偏振片、一个四分之一波片和一个二分之一波片组合而成,偏振控制器(3)通
    过传输光纤(2)与PM-PCF(4)左端相连,PM-PCF(4)右端通过传输光纤(2)与光谱仪(9)相连;
    其中,PM-PCF(4)的慢轴外侧均匀溅射Pd/Ag氢敏感膜(5)覆盖该PM-PCF(4)外周的二分之一
    构成氢敏感头,二维光纤夹具(6)将PM-PCF(4)固定在恒温气室(8)底部。
    2.根据权利要求1所述的一种基于偏振光干涉的保偏光子晶体光纤氢气传感器,其特
    征在于:所述的PM-PCF(4)的长度为30mm~50mm,Pd/Ag氢敏感膜(5)的镀膜长度为20mm~
    30mm,膜厚为40nm~50nm,Ag质量分数为20%~40%。
    3.根据权利要求1所述的一种基于偏振光干涉的保偏光子晶体光纤氢气传感器,其特
    征在于:所述的PM-PCF(4)选用的保偏光子晶体光纤的优选型号是PM-1550-01,工作波长在
    1550nm。

    说明书

    一种基于偏振光干涉的保偏光子晶体光纤氢气传感器

    技术领域

    本发明属于光纤氢气传感技术领域,具体涉及一种基于偏振光干涉的保偏光子晶
    体光纤氢气传感器。

    背景技术

    氢气(H2)的能量密度高,燃烧产物无毒无害,被公认为二十一世纪最具发展潜力
    的二次能源。在室温和标准大气压条件下,氢气的爆炸浓度范围非常广(4%~74.2%),点火
    能量极?。?.02mJ),强烈的易燃易爆性对氢气检测装置的安全性,可靠性以及对超低浓度
    氢气的响应能力提出了较高要求。

    光学氢气传感器,尤其是光纤氢气传感器,利用光作为媒介进行氢气浓度传感,由
    于传感部分不存在电学部件,具有本质防爆,灵敏度高,对电磁干扰免疫等优势,近年来引
    起了广泛的关注和研究。常见的光纤光栅型氢气传感器,需要额外的温度补偿措施抑制中
    心波长的温度漂移,检测精度不高的同时还存在对温度交叉敏感的问题。

    保偏光子晶体光纤(PM-PCF)是具有保偏特性的光子晶体光纤,通过纤芯周围的光
    子晶体结构结合应力棒产生统一的应力双折射效应,能够长距离地保持偏振光的偏振态同
    位,其良好的温度特性,有利于制作对温度不敏感的光纤器件,能有效简化仪器结构,提高
    装置稳定性。

    发明内容

    针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种基于偏振光干涉的保偏光子晶
    体光纤氢气传感器,通过干涉波谷波长的漂移量反应氢气浓度,该结构易于实现,灵敏度
    高,温度特性优良,能有效减轻环境温度波动对氢气浓度检测带来的不利影响。

    本发明通过以下技术方案实现:一种基于偏振光干涉的保偏光子晶体光纤氢气传
    感器,由宽带光源(1),传输光纤(2),偏振控制器(3),PM-PCF(4),Pd/Ag氢敏感膜(5),二维
    光纤夹具(6),恒温气室(7),光谱仪(8)组成;宽带光源(1)通过传输光纤(2)连接至偏振控
    制器(3),偏振控制器(3)通过传输光纤(2)与PM-PCF(4)左端相连,PM-PCF(4)右端通过传输
    光纤(2)与光谱仪(9)相连;其中,PM-PCF(4)的慢轴外侧均匀溅射Pd/Ag氢敏感膜(5)覆盖外
    周的二分之一构成氢敏感头,二维光纤夹具(6)将PM-PCF(4)固定在恒温气室(8)底部。

    所述的PM-PCF(4)的长度为30mm~50mm,Pd/Ag氢敏感膜(5)的镀膜长度为20mm~
    30mm,膜厚为40nm~50nm,Ag质量分数为20%~40%。

    所述的PM-PCF(4)选用的保偏光子晶体光纤的优选型号是PM-1550-01,工作波长
    在1550nm。

    本发明的工作原理是:宽带光源(1)发射波长1500nm~1600nm的光束,通过偏振控
    制器(3)调整偏振态后沿传输光纤(2)入射PM-PCF。由于PM-PCF(4)的慢轴外侧均匀溅射Pd/
    Ag氢敏感膜(5)并覆盖外周的二分之一,包层表面镀膜分布沿轴向不对称,在Pd/Ag氢敏感
    膜(5)吸收氢气发生体积膨胀后,挤压包层内空气孔能对快轴、慢轴的双折射效应产生不同
    影响。受调制后慢轴光的偏振方向和相位发生改变,而快轴光状态保持不变,两个传输模式
    之间出现相位差并在传输光纤(2)内发生干涉,干涉信号沿传输光纤(2)被光谱仪(8)接收。
    由此可知,干涉光谱的漂移量由Pd/Ag氢敏感膜(5)挤压PM-PCF(4)引入的相位差决定,而
    Pd/Ag氢敏感膜(5)对氢气非常敏感,因此能够实现对环境氢气浓度的高精度传感。

    快轴光与慢轴光之间的相位差由PM-PCF自身和Pd/Ag氢敏感膜(5)的挤压同时
    决定,可以表示为

    (1)

    式中,整数m为干涉级次,为第m级波谷波长,、分别为PM-PCF的固有双折射和
    光纤长度;、分别为Pd/Ag氢敏感膜(5)引入的附加双折射和镀膜区域的长度。

    Pd由于吸收H2分子晶格体积发生膨胀,挤压包层内空气孔引起慢轴的双折射改
    变,两个传输模式之间的相位差变为

    (2)

    由(1)式和(2)式可得,第m级干涉波谷漂移量为

    (3)

    附加双折射变化量决定了第m级干涉波谷漂移量,而Pd/Ag氢敏感膜(5)对氢气非
    常敏感,因此能够实现氢气浓度的高精度传感。

    本发明的有益效果是:(1)选用温度特性优良的PM-PCF制作对温度不敏感的光纤
    氢气传感器,无需温度补偿环节,有效简化仪器结构,节约制作成本;(2)Ag能有效抑制Pd结
    合H原子发生的相变,稳定金属晶格结构,缓解Pd涂层表面起泡、层错现象,提高氢敏感膜机
    械性能,延长装置使用寿命;因此,本发明具有结构简单,灵敏度高,能减轻温度波动对氢气
    浓度检测带来的影响等优点,为氢气浓度在线监测提供了一种切实可行的方案。

    附图说明

    图1是一种基于偏振光干涉的保偏光子晶体光纤氢气传感器的系统原理图。

    图2是一种基于偏振光干涉的保偏光子晶体光纤氢气传感器中氢敏感头的横截面
    示意图。

    具体实施方式

    下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

    参见附图1,一种基于偏振光干涉的保偏光子晶体光纤氢气传感器,其特征在于:
    由宽带光源(1),传输光纤(2),偏振控制器(3),PM-PCF(4),Pd/Ag氢敏感膜(5),二维光纤夹
    具(6),恒温气室(7),光谱仪(8)组成;宽带光源(1)通过传输光纤(2)连接至偏振控制器
    (3),偏振控制器(3)通过传输光纤(2)与PM-PCF(4)左端相连,PM-PCF(4)右端通过传输光纤
    (2)与光谱仪(9)相连;二维光纤夹具(6)将PM-PCF(4)固定在恒温气室(8)底部;氢敏感头横
    截面参见附图2,PM-PCF(4)的慢轴外侧均匀溅射Pd/Ag氢敏感膜(5)覆盖外周的二分之一,
    PM-PCF(4)的长度为40mm,镀膜区域的长度为30mm,Pd/Ag氢敏感膜(5)的膜厚为40nm,Ag的
    质量分数为25%,PM-PCF(4)是PM-1550-01型号的保偏光子晶体光纤。

    传输光纤(2)利用单模光纤制作而成,传输光纤(2)和PM-PCF(4)之间使用光纤熔
    接机标准程序熔接,采用的光纤熔接机型号为Fujikura60s。二维光纤夹具(6)维持PM-PCF
    (4)水平绷直,以免Pd/Ag氢敏感膜(5)因为光纤弯曲脱落和保持PM-PCF(4)固有双折射恒
    定。恒温气室(7)内气温保持在25摄氏度。

    本发明的工作原理是:宽带光源(1)发射波长1500nm~1600nm的光束,通过偏振控
    制器(3)调整偏振态后沿传输光纤(2)入射PM-PCF。由于PM-PCF(4)的慢轴外侧均匀溅射Pd/
    Ag氢敏感膜(5)并覆盖外周的二分之一,包层表面镀膜分布沿轴向不对称,在Pd/Ag氢敏感
    膜(5)吸收氢气发生体积膨胀后,挤压包层内空气孔能对快轴、慢轴的双折射效应产生不同
    影响。受调制后慢轴光的偏振方向和相位发生改变,而快轴光状态保持不变,两个传输模式
    之间出现相位差并在传输光纤(2)内发生干涉,干涉信号沿传输光纤(2)被光谱仪(8)接收。
    由此可知,干涉光谱的漂移量由Pd/Ag氢敏感膜(5)挤压PM-PCF(4)引入的相位差决定,而
    Pd/Ag氢敏感膜(5)对氢气非常敏感,因此能够实现对环境氢气浓度的高精度传感。

    关 键 词:
    一种 基于 偏振光 干涉 偏光 晶体 光纤 氢气 传感器
      专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    关于本文
    本文标题:一种基于偏振光干涉的保偏光子晶体光纤氢气传感器.pdf
    链接地址://www.4mum.com.cn/p-5886219.html
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们

    [email protected] 2017-2018 www.4mum.com.cn网站版权所有
    经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
     


    收起
    展开
  • 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03