光子晶体光纤全光纤反射型氢气传感器的高灵敏设计与实验

2 下载量 57 浏览量 更新于2024-08-27 1 收藏 1.97MB PDF 举报
本文主要探讨了一种创新的反射型全光纤氢气传感器的设计,该传感器基于光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber, PCF)干涉仪技术。这种设计将光子晶体光纤巧妙地融入到氢气传感单元中,通过其独特的结构特性来实现对氢气浓度的高灵敏度检测。 传感器的核心部分是采用反射式光路,即氢气分子在PCF内部与外部包层之间的金属钯膜表面发生化学反应,引起光信号的吸收和散射。钯膜的选择是因为钯具有良好的化学活性,可以与氢气形成氢化物,导致光的吸收增加。当氢气浓度变化时,这种吸收的变化会导致光的干涉模式发生变化,进而影响干涉谐振波长。 实验结果显示,当氢气浓度从0%提升到5%时,传感器的干涉谐振波长最大移动可达1.2纳米,显示出极高的灵敏度。相比于传统的基于布拉格光栅的光纤氢气传感器,这种全光纤设计避免了额外的光学元件,简化了系统结构,提高了系统的稳定性和可靠性。此外,全光纤的设计减少了对外界环境的影响,确保了测量结果的准确性。 这种新型传感器的优势在于其集成度高、稳定性好,能够在无需分立光学元件的情况下提供出色的检测性能。它适用于各种需要精确测量氢气浓度的场合,如工业过程控制、环保监测以及安全预警系统等。未来的研究可能进一步优化材料选择和设计,以提升其响应速度和抗干扰能力,从而在更多领域得到广泛应用。