[发明专利]一种气体检测装置、传感器、光子晶体及其制备方法

说明书

一种气体检测装置、传感器、光子晶体及其制备方法，属于传感器领域。用于作为传感器的敏感元件的光子晶体包括第一单元和第二单元。第一单元为连续相，第一单元内均匀分布有多个孔隙，第二单元为分散相，第二单元分散在第一单元的多个孔隙内，第二单元与第一单元的介电常数不同，第二单元能够与传感器的气体检测装置作用而改变光子晶体的光学特性。利用光子晶体传感器能够实现对气体材料的响应，从而完成对气体的检测。

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体而言，涉及一种气体检测装置、传感器、光子晶体及其制备方法。

背景技术

光子晶体是由周期性排列的不同折射率的介质制造的规则光学结构。这种材料因为具有光子带隙而能够阻断特定频率的光子，从而影响光子运动的。电磁波在这种具有周期性结构的材料中传播时会受到由电介质构成的周期势场调制，从而形成类似于半导体能带结构的能带，即光子带隙。频率落在光子带隙中的电磁波不能在光子晶体中传播。光子带隙的宽度和位置与光子晶体的折射率、周期结构的尺寸及排列规则都有关系。

在物理或者化学信号的刺激下，光子晶体的周期或者介电常数可以发生变化，进而引起光子带隙的改变。如果带隙的位移较大，其结构色甚至可以发生肉眼可辨的变化。因此，在外界条件——如温度、电场等——作用下，根据刺激响应性，光子晶体的光子带隙将发生变化，基于此可设计出对特定物理、化学信号的传感器。因此，设计一种新应用于传感器领域的光子晶体结构显得尤为重要。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明提供了一种气体检测装置、传感器、光子晶体及其制备方法，以部分或全部地改善、甚至解决以上问题。

本发明是这样实现的：

在第一方面，本发明实施例提供了一种光子晶体，其用于作为传感器的敏感元件。

光子晶体包括第一单元和第二单元，第一单元为连续相，第一单元内均匀分布有多个孔隙，第二单元为分散相，第二单元分散在第一单元的多个孔隙内，第二单元与第一单元的介电常数不同，第二单元能够与传感器的气体检测对象作用而改变光子晶体的光学特性。

在第二方面，本发明实施例提供了一种光子晶体的制作方法，其中，光子晶体用于作为传感器的敏感元件。

制作方法包括：

提供均匀分布有多个孔隙的第一单元；

在多个孔隙中填充第二单元，且第二单元能够与传感器的气体检测对象作用而改变光子晶体的光学特性；

其中，第一单元为连续相，第二单元为分散相，且第二单元与第一单元的介电常数不同。

在第三方面，本发明实施例提供了一种传感器，其敏感元件由上述光子晶体的制作而成。

在第四方面，本发明实施例提供了一种气体检测装置。

气体检测装置包括光源、耦合器、传感器、检测器。传感器包括光纤、薄膜。光纤包括位于两端的入射端面和出射端面。薄膜由光子晶体形成且设置在出射端面。

其中，光源被提供来向从入射端面向光纤内输入光线，耦合器被提供来将光纤中由薄膜反射形成的回射光导入检测器，检测器被提供来检测回射光。

有益效果：

本发明实施例提供的光子晶体可以作为传感器的敏感元件。由于光子晶体一定的光学特性，且当其与气体检测对象相互反应时将发生光学特性改变，通过对这种光学特性的改变可以实现各种期望的传感需求。通过将光子晶体应用于光纤传感技术中，可以获得灵活、可靠、可远距离传输等优势。通过在光纤端面进行功能化修饰，引入气体响应性材料，则提高光纤气体传感灵敏性和选择性。