保偏光子晶体光纤氢气传感器：Sagnac干涉仪新应用

"基于Sagnac干涉仪的保偏光子晶体光纤氢气传感器" 本文报道了一种创新的氢气传感器设计，它基于Sagnac干涉仪和保偏光子晶体光纤(PM-PCF)技术。Sagnac干涉仪是光纤传感领域中的重要工具，因其独特的环形结构，使得在同一光纤中传输的两个相反方向的光信号产生相位差，当光纤中的物理参数发生变化时，这种相位差会相应改变，从而可以用于各种物理量的精确测量。 在这个特定的传感器设计中，采用了对靶磁控溅射技术在PM-PCF光纤的侧面沉积了钯银(Pd/Ag)合金薄膜。钯(Pd)是一种能高效吸收氢气的金属，当氢气接触到Pd/Ag合金时，Pd会因氢气的吸附而发生形变。这种形变导致保偏光子晶体光纤的双折射性质发生变化，进而影响Sagnac干涉仪的输出光谱。通过监测光谱峰值的变化，可以实时、准确地探测出环境中氢气的浓度。 实验结果显示，该传感器的检测范围覆盖了0%至4%的氢气浓度，具有良好的重复性和稳定性。在室温下，对于低浓度氢气，其灵敏度尤为突出，氢气浓度从0%增加到1%时，对应的光谱峰值波长偏移可达1.307纳米。为了减少环境温度变化对测量结果的干扰，选择了双折射温度不敏感的保偏光子晶体光纤，这一特性显著提高了传感器的抗干扰能力。 此外，该传感器的构建过程和工作原理对于理解光纤光学、氢气传感、光子晶体光纤以及磁控溅射技术有重要的参考价值。通过优化材料选择和工艺参数，未来有可能进一步提高传感器的检测限和响应速度，使其在氢气泄漏检测、工业安全和能源领域等应用中发挥更大的作用。 关键词：光纤光学、氢气传感、光子晶体光纤、对靶磁控溅射、Pd/Ag合金膜 中图分类号：O436 文献标识码：A 文章编号：10.3788/XXXX201434.0806004 本文的研究为光纤传感器技术的发展提供了新的思路，特别是在有害气体监测方面，展示了光纤传感技术在高精度、抗干扰方面的潜力。通过深入研究和改进，此类传感器有望在实际环境中实现更广泛的应用。