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

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。