CN207379922U - 基于光纤环形激光器的法布里-珀罗干涉仪氢气传感器 - Google Patents
基于光纤环形激光器的法布里-珀罗干涉仪氢气传感器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了基于光纤环形激光器的法布里‑珀罗干涉仪氢气传感器，其特征在于：将传感头熔接于由泵浦激光器、波分复用器、掺铒光纤、光隔离器、偏振控制器、环形器、1*2型光纤耦合器、光纤光谱光谱仪组成的光纤环形激光器谐振腔内，该传感头由多模光纤与单模光纤熔接而成，在熔接处有一个月牙形空气腔，传感头侧面涂覆厚度为10~50nm的钯‑银合金薄膜。应用时，将传感头置于待测氢气浓度的空间中，利用光纤光谱分析仪测量激光输出波长即可解调出待测氢气的浓度。本实用新型具有成本低、灵敏度高和结构坚固等优点，可应用于氢气的测量。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤传感技术领域,具体涉及一种基于光纤环形激光器的法布里-珀罗干涉仪氢气传感器。
背景技术
随着社会的发展，人们越来越意识到燃烧化石燃料对环境的破坏以及可持续发展的重要性，所以绿色新能源成为当前研究的重点，它的使用也将成必然趋势。H2作为一种绿色能源，在能源和电力行业被广泛使用。然而氢气在空气中的体积浓度在4%-75%之间极易引起爆炸，因此氢气的泄漏检测显得尤为重要。
近年来，光学氢气传感器获得广泛而深入的研究。例如，基于表面等离子体共振技术的氢气传感器，灵敏度高，其关键是精确控制金属膜的厚度（纳米量级），需要使用到昂贵的仪器设备，成本较高；基于光纤布拉格光栅的氢气传感器，因其具有波分复用的特性而广泛应用于氢气浓度的分布测量，但灵敏度通常较低；虽然抛磨光栅技术可以用于增强氢气的灵敏度，但它降低了传感器的机械强度，让之变得脆弱易断；基于集成光学微结构的氢气传感器，具有紧凑的尺寸和高灵敏度，然而它们的制造涉及到较为复杂的过程,从而也限制了其广泛应用。所以，当前氢气传感器的发展仍有许多问题亟待解决。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提供一种基于光纤环形激光器的法布里-珀罗干涉仪氢气传感器，具有特征谱线线宽窄、灵敏度高和结构坚固等优点。
本实用新型所采用的技术方案：一种基于光纤环形激光器的法布里-珀罗干涉仪氢气传感器，包括泵浦激光器、波分复用器、掺铒光纤、光隔离器、传感头、偏振控制器、环形器、光纤光谱分析仪。其特征在于：所述的传感头由多模光纤和单模光纤熔接组成，在熔接处有一个月牙形的空气腔，该月牙形空气腔的弦长为50-100µm,其腰部最厚处为5-20µm，在月牙形空气腔所在处的光纤侧面涂覆有钯银合金薄膜，其厚度为10~50nm。
本实用新型与现有技术相比的有益效果是：
1、传感器采用光纤环形激光器结构，其输出激光（即特征谱线）波长线宽窄，便于其中心波长的准确测量，即提高了氢气浓度的准确测量。
2、本氢气传感器的传感头采用月牙形空气腔，其灵敏度远高于基于光纤光栅或普通椭圆形空气腔的氢气传感器。
传感头结构紧凑、尺寸小，且结构坚固。
附图说明
下面结合附图及具体方式对本实用新型作进一步说明。
图1为基于光纤环形激光器的法布里-珀罗干涉仪氢气传感器的应用实施示意图；
图2为法布里-珀罗干涉仪氢气传感头结构示意图；
图中：1.环形器，2.侧面涂覆有钯-银合金薄膜的氢气传感头，3. 泵浦激光器，4.波分复用器，5. 掺铒光纤，6. 光隔离器，7.偏振控制器，8. 1*2型光纤耦合器，9. 光纤光谱分析仪，10.多模光纤，11.钯-银合金薄膜，12.单模光纤，13.月牙形空气腔。
具体实施方式
图1 为该实用新型氢气传感器的应用实施示意图。图2为本实用新型的侧面涂覆有钯-银合金薄膜的氢气传感头2的结构示意图，其月牙形空气腔构成法布里-珀罗干涉仪。应用时，将该传感头置于待测氢气浓度的空间。钯-银合金吸收氢气后体积急剧膨胀，对月牙形空气腔法布里-珀罗干涉仪产生纵向应力作用，引起空气腔腔长的改变，从而导致该干涉仪的谐振波长发生漂移。由于干涉仪处于环形激光器谐振腔内，因此其既充当氢气传感元件，又同时起到滤波器的作用。干涉仪谐振波长的漂移转化为光纤环形激光器输出激光波长的漂移。应用光纤光谱分析仪测量其输出激光的中心波长即可解调出待测氢气的浓度。本实用新型中传感头月牙形空气腔的弦长为50-100µm,其腰部最厚处为5-20µm，在月牙形空气腔所在处的光纤侧面涂覆有钯银合金薄膜，其厚度为10~50nm。
Claims (3)
1.基于光纤环形激光器的法布里-珀罗干涉仪氢气传感器，包括泵浦激光器、波分复用器、掺铒光纤、光隔离器、传感头、偏振控制器、环形器和光纤光谱分析仪，其特征在于：所述的传感头由多模光纤和单模光纤熔接组成，且熔接处有一个月牙形的空气腔。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤环形激光器的法布里-珀罗干涉仪氢气传感器，其特征在于：所述的传感头内月牙形空气腔的弦长为50-100µm,其腰部最厚处为5-20µm。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤环形激光器的法布里-珀罗干涉仪氢气传感器，其特征在于：所述的传感头在月牙形空气腔所在处的光纤侧面涂覆有钯银合金薄膜，其厚度为10~50nm。
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| CN108844921A (zh) * | 2018-09-12 | 2018-11-20 | 中国计量大学 | 基于mz干涉倾斜光纤光栅测量变压器中氢气的传感器 |
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2017
- 2017-10-27 CN CN201721407855.1U patent/CN207379922U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
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| CN108844921A (zh) * | 2018-09-12 | 2018-11-20 | 中国计量大学 | 基于mz干涉倾斜光纤光栅测量变压器中氢气的传感器 |
| CN108844921B (zh) * | 2018-09-12 | 2024-02-06 | 中国计量大学 | 基于mz干涉倾斜光纤光栅测量变压器中氢气的传感器 |
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