[实用新型]超小型微腔气体传感器

权利要求书

1.一种超小型微腔气体传感器，其特征在于包括光源（1）、光耦合模块（14）、耦合光纤（5）、微腔模块（15）、耦合连接光纤（9）和光谱探测器（10）；所述光耦合模块（14）进一步包括全反射镜（2）、起偏器（3）和透镜（4）；所述微腔模块（15）进一步包括纳米线腔（6）和腔体测试盒（8）；所述光源（1）发出的光经光耦合模块（14）中的全反射镜（2）反射后进入起偏器（3），再由透镜（4）聚焦耦合至耦合光纤（5）后进入微腔模块（15），所述耦合光纤（5）设置于透镜（4）的后面，然后发出的光经过微腔模块再进入耦合连接光纤（9），并由放置于该微腔模块另一端的光谱探测器（10）接收纳米线腔（6）的输出光场变化，进而得到待测气体的折射率大小。

2.根据权利要求1所述的超小型微腔气体传感器，其特征在于所述起偏器（3）和透镜（4）设置于全反射镜（2）的反射面。

3.根据权利要求1所述的超小型微腔气体传感器，其特征在于所述的纳米线腔（6）的腔型是基于宽度抛物线型和渐变孔径组成的自由悬浮式结构的一维光子晶体微腔；所述纳米线腔（6）包括缺陷区（11），渐变区（12）和反射镜区（13），其上设置有气孔（7），纳米线腔（6）由腔体测试盒（8）固定。

4.根据权利要求1或3所述的超小型微腔气体传感器，其特征在于所述的纳米线腔（6）上设置的气孔（7）为与其呈中心对称分布的渐变区（12）空气孔和反射镜区（13）空气孔。

5.根据权利要求1所述的超小型微腔气体传感器，其特征在于所述的耦合光纤（5）和耦合连接光纤（9）均为锥形光纤。

6.根据权利要求1所述的超小型微腔气体传感器，其特征在于所述的光源（1）为LED光源，或激光光源。

7.根据权利要求1所述的超小型微腔气体传感器，其特征在于所述的光谱探测器（10）为光谱分析仪。

8.根据权利要求1所述的超小型微腔气体传感器，其特征在于所述的腔体测试盒（8）置于待测气体中，气体能自由地在腔体测试盒内流通。

9.根据权利要求4所述的超小型微腔气体传感器，其特征在于所述的纳米线腔（6）上的气孔（7）对应纳米线腔（6）的晶格常数a设置；其上呈中心对称分布的反射镜区（13）空气孔一边的空气孔个数不少于3个，且呈均匀分布，空气孔的半径r=βa，其中β为系数。

10.根据权利要求4或9所述的超小型微腔气体传感器，其特征在于所述的纳米线腔（6）上呈中心对称分布的一边的渐变区（12）空气孔个数不少于3个，且渐变区空气孔的半径r从中心向两边呈线性增大变化，线性变化对应的方程为r=βa_n，其中β为系数，a_n为渐变空气孔的两孔中心之间的孔间距，最小的孔间距为a₁，a₁=αa，其中α为系数。