1 浙江师范大学 a.信息光学研究所
2 浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室
3 数理与信息工程学院,浙江 金华 321004
基于薄膜参量变化引起的长周期光纤光栅模式重组机制, 系统研究了光纤包层半径变化对长周期光纤光栅薄膜传感器特性的影响.结果表明, 在相同薄膜参量下包层半径的减小可有效提高传感器的灵敏度, 并增大传感器对薄膜参量变化响应的动态范围, 但减小包层半径对传感器的增敏效应随薄膜厚度的增大而减小.通过氢氟酸腐蚀减小包层半径, 采用静电自组装法在包层表面镀制PAH/PAA薄膜, 镀膜过程中光纤光栅输出的光谱数据证实了理论分析结果.实验结果表明: 半径为39 μm、膜厚为424 nm的长周期光纤光栅薄膜传感器在溶液pH值检测中的灵敏度达3.93 nm/pHU, 比标准包层时的灵敏度提高了1倍.
光纤光学 长周期光纤光栅 模式重组 薄包层 敏感薄膜 Fiber optics Long-period fiber grating Mode-reorganization Reduced cladding Sensitive film
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 浙江师范大学信息光学研究所, 浙江 金华 321004
3 上海理工大学理学院光电功能薄膜实验室, 上海 200093
4 中国电子科技集团第二十三研究所, 上海 201900
提出一种基于波分复用(WDM)的长周期光纤光栅（LPFG）光化学多参量传感技术。利用均匀LPFG相邻级次包层模耦合谐振峰间的波长间隔，通过设计不同传感单元LPFG的光栅周期，进一步通过包层腐蚀或镀膜调整各LPFG特征峰位置，使各LPFG的特征峰在观察波长范围内相互错位。前一个LPFG激发的包层模不能传输到下一个LPFG，不同参量变化引起的各LPFG特征峰移动相互独立，通过考察系统输出复合谱中各特征峰的偏移可得各参量值。实验中利用镀聚炳烯胺盐酸盐/聚丙烯酸(PAH/PAA)薄膜LPFG、薄包层LPFG和镀TiO2/SnO2复合薄膜LPFG组成多参量传感系统，实现了对pH值、NaCl溶液浓度和相对湿度(RH)三个参量的传感。基于WDM的LPFG光化学多参量传感原理与结构简单，各LPFG的结构设计可独立进行，适用于对多个光化学环境参量的分布式测量。
光纤光学 长周期光纤光栅 波分复用 多参量传感 敏感薄膜
中国科学院电子学研究所传感器国家重点实验室, 北京 100190
提出了一种新型的光波导氨敏传感器,将光波导中消逝波理论与纳米多孔薄膜技术相结合,在玻璃薄膜光波导上制备一层纳米TiO2多孔薄膜,并将氨敏试剂(BTB)固定在纳米TiO2多孔薄膜中,利用导波光的消逝场实时地探测敏感薄膜对导波光的吸收,实现了对氨气的探测,检测下限达到1 ppm。同时对比了致密敏感薄膜和多孔敏感薄膜对氨气的响应,后者灵敏度约为前者的3倍,最后讨论了相对湿度对检测结果的影响。由于所制作的敏感薄膜对光谱的吸收具有可逆性,因此该传感器具有良好的重复性。
光波导 气体检测 平面波导 敏感薄膜 纳米多孔材料 optical waveguide gas detection planar waveguide sensitive film nano-porous material
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Optoelectronic Technology and Systems, Ministry of Education, College of Optoelectronic Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China
2 Key Laboratory for the Exploitation of Southwest Resources and Environmental Disaster Control Engineering, Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing 400044, China
An optical fiber evanescent wave methane gas sensor based on core diameter mismatch is reported. The sensor consists of a multimode fiber in which a short section of standard single-mode fiber, coated with the inclusion of cryptophane molecules E in a transparent polysiloxane film, is inserted. The sensing principle is analyzed by optical waveguide theory. For different sensing film thicknesses and interaction lengths, the sensor signal is investigated within the methane concentration range of 0-14.5% (v/v). It is shown that the sensor signal with the thickness of 5 \mu m and the interaction length of 3 mm strengthens linearly with the increasing concentration of methane, with a slope of 0.0186. The best detection limit of the sensor for methane is 2.2% (v/v) with a response time of 90 s. This sensor is suitable for the detection of methane concentration below the critical value of 5%.
纤芯失配型光纤 甲烷传感器 敏感薄膜 倏逝波 折射率 060.2370 Fiber optics sensors 120.1880 Detection 130.6010 Sensors Chinese Optics Letters
2010, 8(5): 482
北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京光电子技术实验室,北京,100022
利用红外吸收气体直接吸收红外辐射的原理,设计出一种新型室温红外探测器.当密闭腔内气体吸收红外辐射后,腔内压强增大使弹性薄膜形变,由以弹性薄膜为可动极板的微电容结构的电容变化量,可测得红外辐射的大小.采用微机械技术制作的探测器,对8-14μm红外辐射有灵敏、快速的响应,灵敏度≥2×10-3 pF/mW.
红外探测器 微机械 弹性敏感薄膜 红外吸收气体
