[发明专利]一种基于敏感膜涂覆的光子晶体光纤甲烷传感器

权利要求书

1.一种基于敏感膜涂覆的光子晶体光纤甲烷传感器，其特征在于，由宽带光源、单模光纤、3dB耦合器、光子晶体光纤、反射镜、折射率匹配液和光谱分析仪组成，所述3dB耦合器一侧的两个端口分别通过所述单模光纤与所述宽带光源和光谱分析仪连接，所述3dB耦合器另一侧的两个端口一个通过单模光纤与光子晶体光纤熔接，另一个通过单模光纤通向折射率匹配液，所述光子晶体光纤的另一端通过单模光纤连接反射镜；

所述光子晶体光纤包层表面涂覆甲烷敏感膜，与所述光子晶体光纤熔接的单模光纤、涂覆有甲烷敏感膜的光子晶体光纤和反射镜一起构成所述光子晶体光纤甲烷传感器的探头结构；

所述甲烷敏感膜为笼形超分子材料Cryptophane A和E制备的敏感膜；

所述甲烷敏感膜的制备、涂覆方法为：

首先称取笼形超分子材料Cryptophane A和E的粉末0.1g，配制6ml的四氢呋喃，将笼形超分子材料Cryptophane A和E分别放入其中进行溶解，配制硅酮橡胶K1000溶液，将制备好的笼型分子溶液溶于其中，然后将固化剂K11添加到溶液中，将制备好的聚合物涂覆到光子晶体光纤的包层表面，然后在80℃～100℃下进行烘烤加速固化，时间为1个小时，多次进行涂覆，增加敏感膜厚度，以提高对甲烷的敏感性。

2.根据权利要求1所述的基于敏感膜涂覆的光子晶体光纤甲烷传感器，其特征在于，光在所述光子晶体光纤甲烷传感器中的传输形成反射式MZI干涉光路，传输路径如下：所述宽带光源发出的宽谱光由单模光纤传输，经过3dB耦合器分成光强相等的两路，一路经单模光纤入射到光子晶体光纤中，另一路入射到所述折射率匹配液中被吸收，入射到光子晶体光纤的光经由单模光纤被反射镜反射，再次经过所述光子晶体光纤以及与其熔接的单模光纤和3dB耦合器，被分成两束光后，其中一束入射到所述光谱分析仪中进行分析，另一束返回宽带光源。

3.根据权利要求1所述的基于敏感膜涂覆的光子晶体光纤甲烷传感器，其特征在于，所述光子晶体光纤为单实芯纯石英光子晶体光纤。

4.根据权利要求1所述的基于敏感膜涂覆的光子晶体光纤甲烷传感器，其特征在于，所述光子晶体光纤与单模光纤的熔接方法为过熔塌陷法，在所述光子晶体光纤的两个端点处形成两个塌陷点，使所述单模光纤中的基模分成两路耦合到光子晶体光纤的纤芯和包层；

光从入射方向进入第一个塌陷点时被分成两路分别进入所述光子晶体光纤的纤芯和包层，经过另一个塌陷点时，两束光会合，由于两束光满足干涉条件，在会合点发生干涉。

5.根据权利要求1所述的基于敏感膜涂覆的光子晶体光纤甲烷传感器，其特征在于，所述宽带光源为ASE宽带光源，输出波长在1520nm～1570nm之间。