[实用新型]一种微纳光纤迈克尔逊干涉式氢气传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于传感器领域，尤其涉及一种微纳光纤迈克尔逊干涉式氢气传感器。

背景技术

在现有技术中，传感器包括干涉型氢气传感器和光栅型氢气传感器两种传感器，其中，在干涉性氢气传感器的制备过程中，首先需要制备光纤干涉式结构(马赫曾德或法布里珀罗)，然后在光纤干涉结构上镀钯或其他材料的氢气敏感膜，氢气敏感膜在接触氢气时会发生形变，导致干涉结构的形变，进而引起光谱变化，以此为基础可进行氢气浓度传感。但是该方法的缺点在于难以精确控制干涉仪长度，且在光纤干涉仪内镀膜厚度不可控，加工重复性差。

而在光栅型氢气传感器的制备过程中，首先制备光纤布拉格光栅结构，然后在光栅部分镀钯或其他材料的氢气敏感膜，氢气敏感膜在接触氢气时会发生形变，导致光栅周期形变，进而引起光栅光谱变化，以此为基础可进行氢气浓度传感。该方法的缺点在于镀膜后的布拉格光栅相对形变低，难以标定，基于微纳光纤布拉格光栅的制备成功率极低，加工重复性差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种微纳光纤迈克尔逊干涉式氢气传感器，旨在解决现有技术制备的传感器加工重复性差的问题。

本实用新型是这样实现的，一种微纳光纤迈克尔逊干涉式氢气传感器，包括宽带光源单元、耦合单元、传感光路、参考光路和解调单元；其中，所述传感光路与所述参考光路的光路长度不同，并且所述传感光路中包含有与氢气接触时可发生形变的对氢敏感部；

所述宽带光源单元，与所述耦合单元相连接，用于产生预置宽度的宽带光，并将所述宽带光发送给所述耦合单元；

所述耦合单元，分别与所述传感光路、所述参考光路和所述解调单元相连接，用于对所述宽带光进行分束，将分束得到传感检测光发送给所述传感光路，及将分束得到的参考光发送给所述参考光路；

所述传感光路，用于为所述传感检测光提供第一传输光路，并在所述第一传输光路的末端将所述传感检测光进行反射得到传感检测反射光，并使得传感检测反射光再由所述第一传输光路返回至所述耦合单元；

所述参考光路，用于为所述参考光提供第二传输光路，并在所述第二传输光路的末端将所述参考光进行反射得到参考反射光，并使得参考反射光再由所述第二传输光路返回至所述耦合单元；

所述耦合单元，还用于对所述传感检测反射光和所述参考反射光进行合束形成干涉光，将合束得到的干涉光发送给所述解调单元；

所述解调单元，用于对所述干涉光进行检测与解调，得到干涉光谱。

进一步地，所述耦合单元为3dB耦合器。

进一步地，所述传感光路包括迈克尔逊传感臂和第一法拉第旋转镜；

所述迈克尔逊传感臂，分别与所述耦合单元和所述第一法拉第旋转镜相连接，用于将所述耦合单元传输的传感检测光传输给所述第一法拉第旋转镜；所述对氢敏感部位于所述迈克尔逊传感臂上；

所述第一法拉第旋转镜，用于对所述传感检测光进行反射，将反射得到的传感检测反射光通过所述迈克尔逊传感臂传输至所述耦合单元。

进一步地，所述参考光路包括参考臂和第二法拉第旋转镜；

所述参考臂，分别与所述耦合单元和所述第二法拉第旋转镜相连接，用于将所述耦合单元传输的参考光转发给所述第二法拉第旋转镜；

所述第二法拉第旋转镜，用于对所述参考光进行反射，将反射得到的参考反射光通过所述参考臂传输至所述耦合单元。

进一步地，所述迈克尔逊传感臂为预置长度的微纳光纤；所述微纳光纤的外表面镀有预置厚度的氢气敏感薄膜形成的所述对氢敏感部。

进一步地，所述氢气敏感薄膜为钯膜，所述钯膜的厚度小于20纳米。

进一步地，所述微纳光纤封装于一氟化镁基片上。

进一步地，所述参考臂为预置长度的单模光纤。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型实施例提供的传感器及其被指方法，与传统的干涉型氢气传感器相比，本实用新型实施例无需制备精密的光纤干涉仪结构而选用参数可控且易制备的微纳光纤结构替代，具有制备简单和加工重复性好的优点，与光栅型氢气传感器相比，本实施例提供的干涉式氢气传感器的灵敏度更高，与基于微纳光纤光栅的传感器相比，本实用新型实施例只需在微纳光纤表面镀均匀的氢气敏感薄膜，与微纳光纤光栅相比显著提高了微纳光纤加工的成功率，且易于重复。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种微纳光纤迈克尔逊干涉式氢气传感器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的传感臂的结构示意图；