[发明专利]一种马赫曾德尔干涉仪结构的新型紫外光强探测器

说明书

本发明公开一种马赫曾德尔干涉仪结构的新型紫外光强探测器，包括：输入波导、输出波导、参考臂、传感臂、第一波导结构以及第二波导结构；光进入输入波导激发出第一基模光波，第一基模光波经第一波导结构后激发出两束相位相同的第二基模光波，第二基模光波分别经参考臂、传感臂传输至第二波导结构处汇合，汇合后的两束光波在输出波导中发生干涉，然后输出；本发明以折射率传感为原理，建立紫外光强与干涉光谱之间的对应关系，检测外界环境中的紫外光强度，并且本发明的探测器结构简单易于集成实现手持式检测。

技术领域

本发明属于光波导传感领域，特别涉及一种新型波导传感器技术。

背景技术

在进入信息社会的今天，人们对信息的提取、处理和传输的要求更加迫切。传感技术作为一门随着现代化科学技术发展而迅猛发展的科学技术，广泛应用于人类的社会生产和科学研究中，起着越来越重要的作用，成为国民经济和社会发展的一项重要技术。目前，传感技术已经渗透到工业生产、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、海洋探测、宇宙开发等领域。在我们的生活中处处使用着各种各样的传感器，例如空调遥控器使用红外传感器，电冰箱使用了温度传感器，汽车使用了速度、压力、油量、爆震传感器。而且，传感器在基础科学研究和高新技术领域的开发过程中具有重要的应用，尤其在超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等条件下，迫切需要适应各种极限环境的高灵敏度、高可靠性能的传感器。

光学传感器的发展满足了这方面的需求。光学传感器能够抗电磁干扰，灵敏度较高，器件结构设计灵活多样，材料众多。光学传感器在温度、压力、磁场等环境条件变化下，会引起光波参量，如强度、相位、频率、偏振态等的变化。因此近几十年来，光学传感器已经逐渐成为光学、医学、生物、化学、材料学等领域的重点研究对象。根据传感对象的不同，可以将光学传感器分为主要针对温度、速度、应力、加速度等物理参量的光物理学传感器，主要针对液体浓度、气体浓度、离子浓度等化学参量的光化学传感器，主要针对有机大分子含量、蛋白特异性等生物参量的光生物传感器。根据光学传感器的传感机理主要可以分为两类传感器，一类是标记型光生化传感器，这类传感器需要向待检测的液体、气体中添加受激发物质，再通过探测待检测对象的发光强度或光谱特征来分析物质特性。另一类则是免标记型光生化传感器，这类传感器无需向待检测物中引入标记物质，避免了污染或影响待检测物质活性的可能。而且免标记方法省去标定过程，可以实时观察分析待检测物质的特征参量。

紫外光传感器在环境检测、军事、医疗等方面具有重要作用。在环境检测领域，可以使用紫外光传感器对环境污染、气体进行监测。在军事领域，可以用来对飞行目标尾焰中的紫外辐射进行检测，弥补雷达探测的疏漏。在医疗领域，波长在320nm-400nm的紫外光能够穿透大部分透明玻璃。照射到皮肤上容易破坏皮肤的弹性纤维和胶原蛋白纤维，长期照射皮肤会被晒黑。因此，紫外光传感对于人类的生存和发展具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的紫外光探测器多数都是基于电学传感，需要加载电源，在一些特殊场合比如电磁干扰严重的环境下电学传感器无法使用或器件测试误差太大，而传统光学传感手段如紫外或荧光测试所需的设备体积较大；针对以上问题，本发明提出了一种马赫曾德尔干涉仪结构的新型紫外光强探测器，以折射率传感为原理，具有响应速度快，抗电磁干扰的优点。

本发明采用的技术方案为：一种马赫曾德尔干涉仪结构的新型紫外光强探测器，包括：输入波导、输出波导、参考臂、传感臂、第一波导结构以及第二波导结构；光进入输入波导激发出第一基模光波，第一基模光波经第一波导结构后激发出两束相位相同的第二基模光波，第二基模光波分别经参考臂、传感臂传输至第二波导结构处汇合，汇合后的两束光波在输出波导中发生干涉，然后输出；

所述传感臂上包层材料为紫外敏感材料。

进一步地，所述紫外光敏感材料的折射率大小随紫外光照射时间成正比。