作者单位
摘要
1 广州特种承压设备检测研究院, 广州 510663
2 重庆理工大学 理学院 物理与能源系, 重庆 400054
3 绿色能源材料技术与系统重庆市重点实验室, 重庆 400054
提出一种基于纳米铜/石墨烯包覆光子晶体光纤的硫化氢传感方法.将两根单模光纤分别与实心光子晶体光纤进行粗锥熔接, 形成马赫-曾德干涉结构.先在光子晶体光纤表面包覆石墨烯薄膜, 再在石墨烯薄膜的表面沉积纳米铜形成复合敏感薄.当复合敏感薄膜吸附硫化氢气体时, 其自身折射率发生改变, 导致光子晶体光纤中纤芯与包层的光程差发生变化, 干涉波谷发生偏移.建立气体浓度与波长偏移关系, 实现硫化氢的低浓度检测.研究表明:该传感器的灵敏度为8.5 pm/ppm, 检测限为3.85 ppm, 在硫化氢浓度为0~80 ppm范围内呈现良好的线性和选择性, 其输出光谱呈现蓝移, 响应时间和恢复时间分别约为92 s和119 s.该传感器成本低、结构简单、制作容易, 有望应用于硫化氢气体的探测.
马赫-曾德干涉 铜/石墨烯复合膜 光子晶体光纤 粗锥 硫化氢 Mach-Zehnder interferometer Cu/graphene composite film Photonic crystal fiber Waist-enlarged bitapers Hydrogen sulfide 
光子学报
2019, 48(3): 0306001
作者单位
摘要
燕山大学信息科学与工程学院,河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
提出了一种可以用于曲率矢量测量的温度不敏感的错位熔接-粗锥型光子晶体光纤(PCF)曲率传感器,它由两段普通单模光纤(SMF)之间熔接一段PCF组成,呈SMF-PCF-SMF结构。其中PCF的一端与SMF错位熔接导致传感器圆柱轴不对称,使得传输光谱在两个对称弯曲方向上出现明显的红移和蓝移现象;另一端与SMF通过过度熔接形成粗锥,最终形成马赫-曾德尔干涉仪。实验研究了传感器的曲率和温度特性,结果表明,在0.12~1.06 m-1的曲率范围内,凹向弯曲时的光谱发生红移,其灵敏度为11.22 nm/m-1,凸向弯曲时的光谱发生蓝移,其灵敏度为-13.62 nm/m-1,且凹向弯曲时和凸向弯曲时均具有较好的线性度;在20~80 ℃的温度范围内,此传感器的温度灵敏度仅为1.63 pm/℃,具有对温度不敏感的特性。该传感器与传统光纤传感器相比,能够避免温度与曲率同时测量时的交叉敏感问题,具有易于制备、结构简单、灵敏度高等优势,可用于工业生产、建筑监测、航天航空等领域。
光纤光学 曲率 光子晶体光纤 错位熔接 粗锥 
光学学报
2016, 36(11): 1106007

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