[发明专利]基于光纤光栅微腔的FPI氢气传感器

摘要

基于光纤光栅微腔的FPI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FPI传感头，气室，光谱仪；所述镀有Pt/WO₃膜的光纤光栅微腔FPI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，导致透射波干涉波峰发生变化，通过检测干涉波峰的位置，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，环境温度会发生变化，对测量结果的精确度造成影响。由于有光纤光栅的存在，可以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，所以能够消除环境温度对测量结果的影响。本发明提出一种结构紧凑，可以提高测量精确度与灵敏度的基于光纤光栅微腔的FPI氢气传感器。

主权项

基于光纤光栅微腔的FPI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FPI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FPI传感头的输入端相连，镀有Pt/WO₃膜的光纤光栅微腔FPI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FPI传感头由光纤光栅、Pt/WO₃膜和微腔组成，光纤光栅使用布拉格光纤光栅，微腔加工在光纤光栅中间位置，微腔的宽度在35μm～45μm之间，深度在66.6μm～76μm之间，形成FPI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，会改变FP腔的长度，在此结构中，特定波长的光被反射，其余透射光的相位在FP腔中发生改变，从而干涉波峰的位置发生变化，通过测量干涉峰位置的变化，就可以测得氢气的浓度；光谱仪作为信号解调部分。