[发明专利]基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器

权利要求书

1.基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器，包括光纤纤芯(5)和包裹光纤纤芯(5)的光纤包层(6)，其特征在于：所述光纤纤芯(5)的前段设置长周期光纤光栅(8)；在光纤中段的光纤包层(6)内设置四象限光纤包层Bragg光栅，四象限光纤包层Bragg光栅由四个光栅周期不同的包层Bragg光栅(1、2、3、4)组成，四个包层Bragg光栅分别设置在光纤包层(6)中段的四个象限内，且起点位置处于光纤的同一个横截面内；四个包层Bragg光栅(1、2、3、4)的起点按一、二、三和四象限的顺序依次首尾相连构成一个正方形；每个包层Bragg光栅均由一组点状破损点构成，且各组点状破损点沿光纤的轴向呈周期性的分布，各组点状破损点位于一条直线上，该直线与光纤中心轴平行；一、二和三象限的包层Bragg光栅(1、2、3)的外表面涂覆有对不同被检测气体敏感或具有吸附能力的功能材料(11)；四象限光纤包层Bragg光栅处的外部设置有气室(12)，气室(12)由不透气的膜(13)分割成四个象限(14、15、16、17)；四个包层Bragg光栅(1、2、3、4)所处的象限分别与气室(12)的四个象限(14、15、16、17)在空间位置上一一对应。

2.根据权利要求1所述的基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器，其特征在于：长周期光纤光栅(8)的长度为20mm～50mm，在1200nm～1600nm具有若干个带宽≥30nm的谐振损耗峰，谐振损耗峰的耦合强度≥10dB；四个包层Bragg光栅(1、2、3、4)的谐振波长分别处于长周期光纤光栅(8)的某个相同或几个不同的谐振带内。

3.根据权利要求1所述的基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器，其特征在于：四个包层Bragg光栅(1、2、3、4)的长度在2mm～50mm之间，且均为一阶、二阶或三阶光栅，包层Bragg光栅的点状破损点的直径<0.5μm，各组点状破损点的直径小于对应的包层Bragg光栅周期的一半；四个包层Bragg光栅(1、2、3、4)的相邻谐振波长的间距≥3nm；功能材料(11)的厚度为10nm～99nm。

4.根据权利要求1或2所述的基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器，其特征在于：长周期光纤光栅(8)的包层外部和光纤后段的外部有光纤涂覆层(7)，长周期光纤光栅(8)的外表面设置隔热材料层(9)，并在隔热材料层(9)的外部设置刚性保护套(10)。

5.根据权利要求1、2、3、4任一所述的基于四象限光纤包层Bragg光栅的多功能气体传感器，其特征在于：气室(12)成圆柱形，其直径≥1cm，长度与四象限光纤包层Bragg光栅的最大长度相当，气室(12)两端通过缓冲护套(18)分别与刚性保护套(10)以及光纤后段的光纤包层(6)相连接，气室(12)的四个象限(14、15、16、17)的两端分别设置有进气口(19)和出气口(20)。