[发明专利]光电混合集成硫化氢气体浓度传感器装置及其测试方法

权利要求书

1.光电混合集成硫化氢气体浓度传感器装置，其特征在于该传感器装置由激光器(1)引出的激光经偏振器(2)通过第一透镜(3)和光纤(4)将聚焦的偏振光传入气体盒(13)内，输入耦合元件(12)上实现光纤与第一分支波导(5)耦合，耦合后的光进入马赫-曾德波导干涉仪(14)；马赫-曾德波导干涉仪(14)的参考臂波导(15)和信号臂波导(6)并联；第一分支波导(5)和第二分支波导(19)分别与参考臂波导(15)和信号臂波导(6)的两个并联连接节点相连接，通过模场匹配确定该参考臂波导与该信号臂波导的端面尺寸，以减少耦合损失，提高耦合效率”，波导相位调制器(16)为集总型波导相位调制器结构，设在所述参考臂波导(15)和所述信号臂波导(6)之间；经马赫-曾德波导干涉仪(14)干涉后的光由输出耦合元件(18)耦合出气体盒，进入光电信号转换及处理系统，由另一光纤经第二透镜(7)和检偏器(8)导入光电二极管(9)，将光强转化为电信号输入微信号处理器(10)，经运算得到待测的硫化氢气体的浓度值，其中马赫-曾德波导干涉仪(14)在LiNbO3晶体上制作；参考臂波导(15)为Ni扩散LiNbO3脊波导，该参考臂波导为Ni/Ti/Si三层结构；信号臂波导(6)为二茂铁基聚合物波导，并由湿法光刻腐蚀制作。

2.如权利要求1所述光电混合集成硫化氢气体浓度传感器装置，其特征在于偏振器(2)为TE或TM偏振。

3.如权利要求1所述光电混合集成硫化氢气体浓度传感器装置，其特征在于输入耦合元件(12)和输出耦合元件(18)均为V型槽端面对接耦合。

4.如权利要求1所述光电混合集成硫化氢气体浓度传感器装置，其特征在于气体盒(3)的一侧设硫化氢气体进口(11)，气体盒的另一侧设硫化氢气体出口(17)。

5.利用权利要求1-4之一的传感器装置进行硫化氢气体浓度测试的测试方法，

其特征在于该测试方法包括以下步骤：

(1)激光器(1)发出的波长为620nm的激光经偏振器(2)后形成线偏振光，由透镜耦合进入硫化氢气体浓度传感系统，硫化氢气体从进气口(11)进入气体盒(13)，在马赫—曾德波导干涉仪中传播；与干涉仪的信号臂波导(6)反应，改变信号臂波导折射率，将硫化氢气体浓度的变化转换成信号臂波导中光相位变化，再将相位变化转换为光强变化；

(2)将光强变化的光进入光电信号转换及处理系统，光电探测器检测光强变化得到相应的电信号，经信号处理单元处理后获得被测硫化氢气体的浓度值；

(3)停止通入硫化氢气体后，马赫—曾德干涉仪的信号臂与持续通入的空气中的氧气进行聚合物还原反应。

6.如权利要求5所述光电混合集成硫化氢气体浓度传感器装置的测试方法，其特征在于整个检测过程中保证气体的密封性；干涉仪的耦合采用V型槽端面对接耦合，并且干涉仪将光按1∶1光强的比例分为信号光和干涉光，分别在信号臂(6)和干涉臂(15)中传输。